深度剖析Spring Boot自动装配机制实现原理

发布时间：2022-03-01 20:51:40 (有修改)
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文章标签： Spring Boot
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Spring Framework一直在致力于解决一个问题，就是如何让bean的管理变得更简单，如何让开发者尽可能的少关注一些基础化的bean的配置，从而实现自动装配。所以，所谓的自动装配，实际上就是如何自动将bean装载到Ioc容器中来。

实际上在spring 3.x版本中，Enable模块驱动注解的出现，已经有了一定的自动装配的雏形，而真正能够实现这一机制，还是在spirng 4.x版本中，conditional条件注解的出现。ok，我们来看一下spring boot的自动装配是怎么一回事。

自动装配的演示

<dependency>
     <groupId>org.springframework.boot</groupId>
     <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

spring:
    redis:
      host: 127.0.0.1 
      port: 6379

@Autowired
    private RedisTemplate<String,String>redisTemplate;

按照下面的顺序添加starter，然后添加配置，使用RedisTemplate就可以使用了？那大家想没想过一个问题，为什么RedisTemplate可以被直接注入？它是什么时候加入到Ioc容器的呢？这就是自动装配。自动装配可以使得classpath下依赖的包相关的bean，被自动装载到Spring Ioc容器中，怎么做到的呢?

深入分析EnableAutoConfiguration

EnableAutoConfiguration的主要作用其实就是帮助springboot应用把所有符合条件的@Configuration配置都加载到当前SpringBoot创建并使用的IoC容器中。

再回到EnableAutoConfiguration这个注解中，我们发现它的import是这样

@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {

但是从EnableAutoCOnfiguration上面的import注解来看，这里面并不是引入另外一个Configuration。而是一个ImportSelector。这个是什么东西呢？

AutoConfigurationImportSelector是什么？

Enable注解不仅仅可以像前面演示的案例一样很简单的实现多个Configuration的整合，还可以实现一些复杂的场景，比如可以根据上下文来激活不同类型的bean，@Import注解可以配置三种不同的class

第一种就是前面演示过的，基于普通bean或者带有@Configuration的bean进行诸如
实现ImportSelector接口进行动态注入

实现ImportBeanDefinitionRegistrar接口进行动态注入

CacheService

public class CacheService {
}

LoggerService

public class LoggerService {
}

EnableDefineService

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented 
@Inherited  --允许被继承
@Import({GpDefineImportSelector.class})
public @interface EnableDefineService {

    String[] packages() default "";
}

GpDefineImportSelector

public class GpDefineImportSelector implements ImportSelector {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        //获得指定注解的详细信息。我们可以根据注解中配置的属性来返回不同的class，
        //从而可以达到动态开启不同功能的目的
    
annotationMetadata.getAllAnnotationAttributes(EnableDefineService.class.getName(),true)
            .forEach((k,v) -> {
                log.info(annotationMetadata.getClassName());
                log.info("k:{},v:{}",k,String.valueOf(v));
            });
        return new String[]{CacheService.class.getName()};
    }
}

EnableDemoTest

@SpringBootApplication
@EnableDefineService(name = "gupao",value = "gupao")
public class EnableDemoTest {
    public static void main(String[] args) {
        ConfigurableApplicationContext ca=SpringApplication.run(EnableDemoTest.class,args);
        System.out.println(ca.getBean(CacheService.class));
        System.out.println(ca.getBean(LoggerService.class));
    }
}

了解了selector的基本原理之后，后续再去分析AutoConfigurationImportSelector的原理就很简单了，它本质上也是对于bean的动态加载。

@EnableAutoConfiguration注解的实现原理

了解了ImportSelector和ImportBeanDefinitionRegistrar后，对于EnableAutoConfiguration的理解就容易一些了

它会通过import导入第三方提供的bean的配置类：AutoConfigurationImportSelector

@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)

从名字来看，可以猜到它是基于ImportSelector来实现基于动态bean的加载功能。之前我们讲过Springboot @Enable*注解的工作原理ImportSelector接口selectImports返回的数组（类的全类名）都会被纳入到spring容器中。

那么可以猜想到这里的实现原理也一定是一样的，定位到AutoConfigurationImportSelector这个类中的selectImports方法

selectImports

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
   if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
      return NO_IMPORTS;
   }
// 从配置文件（spring-autoconfigure-metadata.properties）中加载 AutoConfigurationMetadata
   AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
         .loadMetadata(this.beanClassLoader);
// 获取所有候选配置类EnableAutoConfiguration
   AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(
         autoConfigurationMetadata, annotationMetadata);
   return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
}

getAutoConfigurationEntry

protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(
      AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata,
      AnnotationMetadata annotationMetadata) {
   if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
      return EMPTY_ENTRY;
   }
//获取元注解中的属性
   AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
//使用SpringFactoriesLoader 加载classpath路径下META-INF\spring.factories中，
//key= org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration对应的value
   List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,
         attributes);
//去重
   configurations = removeDuplicates(configurations);
//应用exclusion属性
   Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
   checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
   configurations.removeAll(exclusions);
//过滤，检查候选配置类上的注解@ConditionalOnClass，如果要求的类不存在，则这个候选类会被过滤不被加载
   configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
   //广播事件
fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
   return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
}

本质上来说，其实EnableAutoConfiguration会帮助springboot应用把所有符合@Configuration配置都加载到当前SpringBoot创建的IoC容器，而这里面借助了Spring框架提供的一个工具类SpringFactoriesLoader的支持。以及用到了Spring提供的条件注解@Conditional，选择性的针对需要加载的bean进行条件过滤

SpringFactoriesLoader

为了给大家补一下基础，我在这里简单分析一下SpringFactoriesLoader这个工具类的使用。它其实和java中的SPI机制的原理是一样的，不过它比SPI更好的点在于不会一次性加载所有的类，而是根据key进行加载。

首先，SpringFactoriesLoader的作用是从classpath/META-INF/spring.factories文件中，根据key来加载对应的类到spring IoC容器中。接下来带大家实践一下

创建外部项目jar

<dependency>
  <groupId>org.springframework</groupId>
  <artifactId>spring-context</artifactId>
  <version>4.3.13.RELEASE</version>
</dependency>

创建bean以及config

public class GuPaoCore {
    public String study(){
        System.out.println("good good study, day day up");
        return "GuPaoEdu.com";
    }
}
@Configuration
public class GuPaoConfig {
    @Bean
    public GuPaoCore guPaoCore(){
        return new GuPaoCore();
    }
}

创建另外一个工程（spring-boot）

把前面的工程打包成jar，当前项目依赖该jar包

<dependency>
    <groupId>com.gupaoedu.practice</groupId>
    <artifactId>Gupao-Core</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>

通过下面代码获取依赖包中的属性

运行结果会报错，原因是GuPaoCore并没有被Spring的IoC容器所加载，也就是没有被EnableAutoConfiguration导入

@SpringBootApplication
public class SpringBootStudyApplication {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ConfigurableApplicationContext ac=SpringApplication.run(SpringBootStudyApplication.class, args);
        GuPaoCore gpc=ac.getBean(GuPaoCore.class);
        System.out.println(gpc.study());
    }
}

解决方案

在GuPao-Core项目resources下新建文件夹META-INF，在文件夹下面新建spring.factories文件，文件中配置，key为自定配置类EnableAutoConfiguration的全路径，value是配置类的全路径

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=com.gupaoedu.practice.GuPaoConfig

重新打包，重新运行SpringBootStudyApplication这个类。

可以发现，我们编写的那个类，就被加载进来了。

@EnableAutoConfiguration注解的实现原理

了解了ImportSelector和ImportBeanDefinitionRegistrar后，对于EnableAutoConfiguration的理解就容易一些了

它会通过import导入第三方提供的bean的配置类：AutoConfigurationImportSelector

@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)

那么可以猜想到这里的实现原理也一定是一样的，定位到AutoConfigurationImportSelector这个类中的selectImports方法

selectImports

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
   if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
      return NO_IMPORTS;
   }
// 从配置文件（spring-autoconfigure-metadata.properties）中加载 AutoConfigurationMetadata 
   AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
         .loadMetadata(this.beanClassLoader);
// 获取所有候选配置类EnableAutoConfiguration
   AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(
         autoConfigurationMetadata, annotationMetadata);
   return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
}

getAutoConfigurationEntry

protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(
      AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata,
      AnnotationMetadata annotationMetadata) {
   if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
      return EMPTY_ENTRY;
   }
//获取元注解中的属性
   AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
//使用SpringFactoriesLoader 加载classpath路径下META-INF\spring.factories中，
//key= org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration对应的value
   List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,
         attributes);
//去重
   configurations = removeDuplicates(configurations);
//应用exclusion属性
   Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
   checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
   configurations.removeAll(exclusions);
//过滤，检查候选配置类上的注解@ConditionalOnClass，如果要求的类不存在，则这个候选类会被过滤不被加载
   configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
   //广播事件
fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
   return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
}

正文到此结束

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深度剖析Spring Boot自动装配机制实现原理

自动装配的演示

深入分析EnableAutoConfiguration

AutoConfigurationImportSelector是什么？

CacheService

LoggerService

EnableDefineService

GpDefineImportSelector

EnableDemoTest

@EnableAutoConfiguration注解的实现原理

selectImports

getAutoConfigurationEntry

SpringFactoriesLoader

创建外部项目jar

创建bean以及config

创建另外一个工程（spring-boot）

通过下面代码获取依赖包中的属性

解决方案

@EnableAutoConfiguration注解的实现原理

selectImports

getAutoConfigurationEntry

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