springboot的启动流程及原理_精馏的原理及流程

全栈程序员站长

发布于 2022-09-25 11:07:46

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发布于 2022-09-25 11:07:46

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

1.springboot的启动类入口

@SpringBootApplication
@ComponentScan(basePackages ={"cn"})
public class SpringBootDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringBootDemo.class);
    }
}

可以看出，Annotation定义（@SpringBootApplication）和类定义（SpringApplication.run）最为耀眼，所以要揭开SpringBoot的神秘面纱，我们要从这两位开始就可以了。

2.SpringBootApplication组成构建

@Target(ElementType.TYPE) // 注解的适用范围，其中TYPE用于描述类、接口（包括包注解类型）或enum声明
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) // 注解的生命周期，保留到class文件中（三个生命周期）
@Documented // 表明这个注解应该被javadoc记录
@Inherited // 子类可以继承该注解
@SpringBootConfiguration // 继承了Configuration，表示当前是注解类
@EnableAutoConfiguration // 开启springboot的注解功能，springboot的四大神器之一，其借助@import的帮助
@ComponentScan(excludeFilters = { // 扫描路径设置
@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
...
}

在其中比较重要的有三个注解，分别是：

　　1）@SpringBootConfiguration // 继承了Configuration，表示当前是注解类

　　2）@EnableAutoConfiguration // 开启springboot的注解功能，springboot的四大神器之一，其借助@import的帮助

　　3）@ComponentScan(excludeFilters = { // 扫描路径设置（具体使用待确认）

　　接下来对三个注解一一详解，增加对springbootApplication的理解：

1）@Configuration注解

　按照原来xml配置文件的形式，在springboot中我们大多用配置类来解决配置问题

　　　配置bean方式的不同：　

　　　　a）xml配置文件的形式配置bean

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd"
default-lazy-init="true">
<!--bean定义-->
</beans>

b）java configuration的配置形式配置bean

@Configuration
public class MockConfiguration{
    //bean定义
}

注入bean方式的不同：

　　　　a）xml配置文件的形式注入bean

<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
...
</bean>

b）java configuration的配置形式注入bean

@Configuration
public class MockConfiguration{
    @Bean
    public MockService mockService(){
        return new MockServiceImpl();
    }
}

任何一个标注了@Bean的方法，其返回值将作为一个bean定义注册到Spring的IoC容器，方法名将默认成该bean定义的id。

　　表达bean之间依赖关系的不同：

　　　　a）xml配置文件的形式表达依赖关系

<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
　　<propery name ="dependencyService" ref="dependencyService" />
</bean>
<bean id="dependencyService" class="DependencyServiceImpl">
</bean>

b）java configuration配置的形式表达依赖关系（重点）

如果一个bean A的定义依赖其他bean B,则直接调用对应的JavaConfig类中依赖bean B的创建方法就可以了

@Configuration public class MockConfiguration{ 　　@Bean 　　public MockService mockService(){ 　　return new MockServiceImpl(dependencyService()); 　　} 　　@Bean 　　public DependencyService dependencyService(){ 　　return new DependencyServiceImpl(); 　　} }

2） @ComponentScan注解

作用：a）对应xml配置中的元素；

　　　　　b） （重点）ComponentScan的功能其实就是自动扫描并加载符合条件的组件（比如@Component和@Repository等）或者bean定义;

　　　　　c) 将这些bean定义加载到IoC容器中.

　　我们可以通过basePackages等属性来细粒度的定制@ComponentScan自动扫描的范围，如果不指定，则默认Spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。

注：所以SpringBoot的启动类最好是放在root package下，因为默认不指定basePackages

3) @EnableAutoConfiguration

此注解顾名思义是可以自动配置，所以应该是springboot中最为重要的注解。

@EnableAutoConfiguration的理念和做事方式其实一脉相承简单概括一下就是，借助@Import的支持，收集和注册特定场景相关的bean定义。　　

@EnableAutoConfiguration也是借助@Import的帮助，将所有符合自动配置条件的bean定义加载到IoC容器。

@EnableAutoConfiguration作为一个复合Annotation,其自身定义关键信息如下：

@SuppressWarnings("deprecation")
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage【重点注解】
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)【重点注解】
public @interface EnableAutoConfiguration {
...
}

其中最重要的两个注解已经标注：

1、@AutoConfigurationPackage【重点注解】

2、@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)【重点注解】

3、当然还有其中比较重要的一个类就是：AutoConfigurationImportSelector.class

AutoConfigurationPackage注解

@Target(ElementType.TYPE)

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

@Documented

@Inherited

@Import(AutoConfigurationPackages.Registrar.class)

public @interface AutoConfigurationPackage {



}

通过@Import(AutoConfigurationPackages.Registrar.class)

//注册当前启动类的根package；
//注册org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationPackages的BeanDefinition。
static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {

		@Override
		public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
			register(registry, new PackageImports(metadata).getPackageNames().toArray(new String[0]));
		}

		@Override
		public Set<Object> determineImports(AnnotationMetadata metadata) {
			return Collections.singleton(new PackageImports(metadata));
		}

	}

Import(AutoConfigurationImportSelector.class)注解

重点）可以从图中看出 AutoConfigurationImportSelector 实现了 DeferredImportSelector 从 ImportSelector继承的方法：selectImports。

@Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
            return NO_IMPORTS;
        }
        AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
                .loadMetadata(this.beanClassLoader);
        AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
        List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,
                attributes);
        configurations = removeDuplicates(configurations);
        Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
        checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
        configurations.removeAll(exclusions);
        configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
        fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
        return StringUtils.toStringArray(configurations);
    }

第9行List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,attributes);其实是去加载各个组件jar下的 public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = “META-INF/spring.factories“;外部文件。

该方法在springboot启动流程——bean实例化前被执行，返回要实例化的类信息列表；

如果获取到类信息，spring可以通过类加载器将类加载到jvm中，现在我们已经通过spring-boot的starter依赖方式依赖了我们需要的组件，那么这些组件的类信息在select方法中就可以被获取到。

protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
 List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(this.getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), this.getBeanClassLoader());
 Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
 return configurations;
 }

其返回一个自动配置类的类名列表，方法调用了loadFactoryNames方法，查看该方法

public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
 String factoryClassName = factoryClass.getName();
 return (List)loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName, Collections.emptyList());
 }

自动配置器会跟根据传入的factoryClass.getName()到项目系统路径下所有的spring.factories文件中找到相应的key，从而加载里面的类。

（重点）其中，最关键的要属@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)，借助AutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件(spring.factories)的bean定义（如Java Config@Configuration配置）都加载到当前SpringBoot创建并使用的IoC容器。

SpringFactoriesLoader详解

借助于Spring框架原有的一个工具类：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration可以智能的自动配置功效才得以大功告成！

SpringFactoriesLoader属于Spring框架私有的一种扩展方案，其主要功能就是从指定的配置文件META-INF/spring.factories加载配置,加载工厂类。

SpringFactoriesLoader为Spring工厂加载器，该对象提供了loadFactoryNames方法，入参为factoryClass和classLoader即需要传入工厂类名称和对应的类加载器，方法会根据指定的classLoader，加载该类加器搜索路径下的指定文件，即spring.factories文件；

传入的工厂类为接口，而文件中对应的类则是接口的实现类，或最终作为实现类。

public final class SpringFactoriesLoader {



	public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
		Assert.notNull(factoryType, "'factoryType' must not be null");
		ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
		if (classLoaderToUse == null) {
			classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
		}
		List<String> factoryImplementationNames = loadFactoryNames(factoryType, classLoaderToUse);
		if (logger.isTraceEnabled()) {
			logger.trace("Loaded [" + factoryType.getName() + "] names: " + factoryImplementationNames);
		}
		List<T> result = new ArrayList<>(factoryImplementationNames.size());
		for (String factoryImplementationName : factoryImplementationNames) {
			result.add(instantiateFactory(factoryImplementationName, factoryType, classLoaderToUse));
		}
		AnnotationAwareOrderComparator.sort(result);
		return result;
	}


public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
		ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
		if (classLoaderToUse == null) {
			classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
		}
		String factoryTypeName = factoryType.getName();
		return loadSpringFactories(classLoaderToUse).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
	}



}

配合@EnableAutoConfiguration使用的话，它更多是提供一种配置查找的功能支持，即根据@EnableAutoConfiguration的完整类名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作为查找的Key,获取对应的一组@Configuration类

上图就是从SpringBoot的autoconfigure依赖包中的META-INF/spring.factories配置文件中摘录的一段内容，可以很好地说明问题。

（重点）所以，@EnableAutoConfiguration自动配置的魔法其实就变成了：

从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件，并将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration对应的配置项通过反射（Java Refletion）实例化为对应的标注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类，然后汇总为一个并加载到IoC容器