2019-5-28一篇文章讓你超詳細的理解Spring Boot

在過去兩三年的Spring生態(tài)圈耍共,最讓人興奮的莫過于Spring Boot框架蕊肥”炀ィ或許從命名上就能看出這個框架的設(shè)計初衷:快速的啟動Spring應(yīng)用漆弄。因而Spring Boot應(yīng)用本質(zhì)上就是一個基于Spring框架的應(yīng)用宋彼,它是Spring對“約定優(yōu)先于配置”理念的最佳實踐產(chǎn)物弄砍,它能夠幫助開發(fā)者更快速高效地構(gòu)建基于Spring生態(tài)圈的應(yīng)用。

那Spring Boot有何魔法输涕?自動配置音婶、起步依賴、Actuator占贫、命令行界面(CLI) 是Spring Boot最重要的4大核心特性桃熄,其中CLI是Spring Boot的可選特性,雖然它功能強大型奥,但也引入了一套不太常規(guī)的開發(fā)模型瞳收,因而這個系列的文章僅關(guān)注其它3種特性。如文章標題厢汹,本文是這個系列的第一部分螟深,將為你打開Spring Boot的大門,重點為你剖析其啟動流程以及自動配置實現(xiàn)原理烫葬。要掌握這部分核心內(nèi)容界弧,理解一些Spring框架的基礎(chǔ)知識凡蜻,將會讓你事半功倍。

一垢箕、拋磚引玉:探索Spring IoC容器

如果有看過 SpringApplication.run()方法的源碼划栓,Spring Boot冗長無比的啟動流程一定會讓你抓狂,透過現(xiàn)象看本質(zhì)条获,SpringApplication只是將一個典型的Spring應(yīng)用的啟動流程進行了擴展忠荞,因此,透徹理解Spring容器是打開Spring Boot大門的一把鑰匙帅掘。

1.1委煤、Spring IoC容器

可以把Spring IoC容器比作一間餐館,當你來到餐館修档,通常會直接招呼服務(wù)員:點菜碧绞!至于菜的原料是什么?如何用原料把菜做出來吱窝?可能你根本就不關(guān)心讥邻。IoC容器也是一樣,你只需要告訴它需要某個bean癣诱,它就把對應(yīng)的實例(instance)扔給你计维,至于這個bean是否依賴其他組件袜香,怎樣完成它的初始化撕予,根本就不需要你關(guān)心。

作為餐館蜈首,想要做出菜肴实抡,得知道菜的原料和菜譜,同樣地欢策,IoC容器想要管理各個業(yè)務(wù)對象以及它們之間的依賴關(guān)系吆寨,需要通過某種途徑來記錄和管理這些信息。?BeanDefinition對象就承擔(dān)了這個責(zé)任:容器中的每一個bean都會有一個對應(yīng)的BeanDefinition實例踩寇,該實例負責(zé)保存bean對象的所有必要信息啄清,包括bean對象的class類型、是否是抽象類俺孙、構(gòu)造方法和參數(shù)辣卒、其它屬性等等。當客戶端向容器請求相應(yīng)對象時睛榄,容器就會通過這些信息為客戶端返回一個完整可用的bean實例荣茫。

原材料已經(jīng)準備好(把BeanDefinition看著原料),開始做菜吧场靴,等等啡莉,你還需要一份菜譜港准, BeanDefinitionRegistry和 BeanFactory就是這份菜譜,BeanDefinitionRegistry抽象出bean的注冊邏輯咧欣,而BeanFactory則抽象出了bean的管理邏輯浅缸,而各個BeanFactory的實現(xiàn)類就具體承擔(dān)了bean的注冊以及管理工作。它們之間的關(guān)系就如下圖:

BeanFactory魄咕、BeanDefinitionRegistry關(guān)系圖(來自:Spring揭秘)

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DefaultListableBeanFactory作為一個比較通用的BeanFactory實現(xiàn)烟具,它同時也實現(xiàn)了BeanDefinitionRegistry接口,因此它就承擔(dān)了Bean的注冊管理工作奠蹬。從圖中也可以看出朝聋,BeanFactory接口中主要包含getBean、containBean囤躁、getType冀痕、getAliases等管理bean的方法,而BeanDefinitionRegistry接口則包含registerBeanDefinition狸演、removeBeanDefinition言蛇、getBeanDefinition等注冊管理BeanDefinition的方法。

下面通過一段簡單的代碼來模擬BeanFactory底層是如何工作的:

這段代碼僅為了說明BeanFactory底層的大致工作流程宵距,實際情況會更加復(fù)雜腊尚,比如bean之間的依賴關(guān)系可能定義在外部配置文件(XML/Properties)中、也可能是注解方式满哪。Spring IoC容器的整個工作流程大致可以分為兩個階段:

①婿斥、容器啟動階段

容器啟動時,會通過某種途徑加載 ConfigurationMetaData哨鸭。除了代碼方式比較直接外民宿,在大部分情況下,容器需要依賴某些工具類像鸡,比如: BeanDefinitionReader活鹰,BeanDefinitionReader會對加載的 ConfigurationMetaData進行解析和分析,并將分析后的信息組裝為相應(yīng)的BeanDefinition只估,最后把這些保存了bean定義的BeanDefinition志群,注冊到相應(yīng)的BeanDefinitionRegistry,這樣容器的啟動工作就完成了仅乓。這個階段主要完成一些準備性工作赖舟,更側(cè)重于bean對象管理信息的收集,當然一些驗證性或者輔助性的工作也在這一階段完成夸楣。

來看一個簡單的例子吧宾抓,過往子漩,所有的bean都定義在XML配置文件中,下面的代碼將模擬BeanFactory如何從配置文件中加載bean的定義以及依賴關(guān)系:

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②讲衫、Bean的實例化階段

經(jīng)過第一階段缕棵,所有bean定義都通過BeanDefinition的方式注冊到BeanDefinitionRegistry中,當某個請求通過容器的getBean方法請求某個對象涉兽,或者因為依賴關(guān)系容器需要隱式的調(diào)用getBean時招驴,就會觸發(fā)第二階段的活動:容器會首先檢查所請求的對象之前是否已經(jīng)實例化完成毁习。如果沒有雪标,則會根據(jù)注冊的BeanDefinition所提供的信息實例化被請求對象秦躯,并為其注入依賴孵睬。當該對象裝配完畢后,容器會立即將其返回給請求方法使用比默。

BeanFactory只是Spring IoC容器的一種實現(xiàn)力奋,如果沒有特殊指定凡资,它采用采用延遲初始化策略:只有當訪問容器中的某個對象時渴肉,才對該對象進行初始化和依賴注入操作冗懦。而在實際場景下,我們更多的使用另外一種類型的容器: ApplicationContext仇祭,它構(gòu)建在BeanFactory之上披蕉,屬于更高級的容器,除了具有BeanFactory的所有能力之外前塔,還提供對事件監(jiān)聽機制以及國際化的支持等嚣艇。它管理的bean承冰,在容器啟動時全部完成初始化和依賴注入操作华弓。

1.2、Spring容器擴展機制

IoC容器負責(zé)管理容器中所有bean的生命周期困乒,而在bean生命周期的不同階段寂屏,Spring提供了不同的擴展點來改變bean的命運。在容器的啟動階段娜搂, BeanFactoryPostProcessor允許我們在容器實例化相應(yīng)對象之前迁霎,對注冊到容器的BeanDefinition所保存的信息做一些額外的操作,比如修改bean定義的某些屬性或者增加其他信息等百宇。

如果要自定義擴展類考廉,通常需要實現(xiàn) org.springframework.beans.factory.config.BeanFactoryPostProcessor接口,與此同時携御,因為容器中可能有多個BeanFactoryPostProcessor昌粤,可能還需要實現(xiàn) org.springframework.core.Ordered接口既绕,以保證BeanFactoryPostProcessor按照順序執(zhí)行。Spring提供了為數(shù)不多的BeanFactoryPostProcessor實現(xiàn)涮坐,我們以 PropertyPlaceholderConfigurer來說明其大致的工作流程凄贩。

在Spring項目的XML配置文件中,經(jīng)掣ざ铮可以看到許多配置項的值使用占位符疲扎,而將占位符所代表的值單獨配置到獨立的properties文件,這樣可以將散落在不同XML文件中的配置集中管理捷雕,而且也方便運維根據(jù)不同的環(huán)境進行配置不同的值椒丧。這個非常實用的功能就是由PropertyPlaceholderConfigurer負責(zé)實現(xiàn)的。

根據(jù)前文救巷,當BeanFactory在第一階段加載完所有配置信息時瓜挽,BeanFactory中保存的對象的屬性還是以占位符方式存在的,比如 ${jdbc.mysql.url}征绸。當PropertyPlaceholderConfigurer作為BeanFactoryPostProcessor被應(yīng)用時久橙,它會使用properties配置文件中的值來替換相應(yīng)的BeanDefinition中占位符所表示的屬性值。當需要實例化bean時管怠,bean定義中的屬性值就已經(jīng)被替換成我們配置的值淆衷。當然其實現(xiàn)比上面描述的要復(fù)雜一些,這里僅說明其大致工作原理渤弛,更詳細的實現(xiàn)可以參考其源碼祝拯。

與之相似的,還有 BeanPostProcessor她肯,其存在于對象實例化階段佳头。跟BeanFactoryPostProcessor類似,它會處理容器內(nèi)所有符合條件并且已經(jīng)實例化后的對象晴氨。簡單的對比康嘉,BeanFactoryPostProcessor處理bean的定義,而BeanPostProcessor則處理bean完成實例化后的對象籽前。BeanPostProcessor定義了兩個接口:

為了理解這兩個方法執(zhí)行的時機亭珍,簡單的了解下bean的整個生命周期:

Bean的實例化過程(來自:Spring揭秘)

postProcessBeforeInitialization()方法與 postProcessAfterInitialization()分別對應(yīng)圖中前置處理和后置處理兩個步驟將執(zhí)行的方法。這兩個方法中都傳入了bean對象實例的引用枝哄,為擴展容器的對象實例化過程提供了很大便利肄梨,在這兒幾乎可以對傳入的實例執(zhí)行任何操作。注解挠锥、AOP等功能的實現(xiàn)均大量使用了 BeanPostProcessor众羡,比如有一個自定義注解,你完全可以實現(xiàn)BeanPostProcessor的接口蓖租,在其中判斷bean對象的腦袋上是否有該注解粱侣,如果有辆毡,你可以對這個bean實例執(zhí)行任何操作,想想是不是非常的簡單甜害?

再來看一個更常見的例子舶掖,在Spring中經(jīng)常能夠看到各種各樣的Aware接口,其作用就是在對象實例化完成以后將Aware接口定義中規(guī)定的依賴注入到當前實例中尔店。比如最常見的 ApplicationContextAware接口眨攘,實現(xiàn)了這個接口的類都可以獲取到一個ApplicationContext對象。當容器中每個對象的實例化過程走到BeanPostProcessor前置處理這一步時嚣州,容器會檢測到之前注冊到容器的ApplicationContextAwareProcessor鲫售,然后就會調(diào)用其postProcessBeforeInitialization()方法,檢查并設(shè)置Aware相關(guān)依賴该肴∏橹瘢看看代碼吧,是不是很簡單:

最后總結(jié)一下匀哄,本小節(jié)內(nèi)容和你一起回顧了Spring容器的部分核心內(nèi)容秦效,限于篇幅不能寫更多,但理解這部分內(nèi)容涎嚼,足以讓您輕松理解Spring Boot的啟動原理阱州,如果在后續(xù)的學(xué)習(xí)過程中遇到一些晦澀難懂的知識,再回過頭來看看Spring的核心知識法梯,也許有意想不到的效果苔货。也許Spring Boot的中文資料很少,但Spring的中文資料和書籍有太多太多立哑,總有東西能給你啟發(fā)夜惭。

二、夯實基礎(chǔ):JavaConfig與常見Annotation

2.1铛绰、JavaConfig

我們知道 bean是Spring IOC中非常核心的概念诈茧,Spring容器負責(zé)bean的生命周期的管理。在最初至耻,Spring使用XML配置文件的方式來描述bean的定義以及相互間的依賴關(guān)系若皱,但隨著Spring的發(fā)展,越來越多的人對這種方式表示不滿尘颓,因為Spring項目的所有業(yè)務(wù)類均以bean的形式配置在XML文件中,造成了大量的XML文件晦譬,使項目變得復(fù)雜且難以管理疤苹。

后來,基于純Java Annotation依賴注入框架 Guice出世敛腌,其性能明顯優(yōu)于采用XML方式的Spring卧土,甚至有部分人認為惫皱, Guice可以完全取代Spring( Guice僅是一個輕量級IOC框架,取代Spring還差的挺遠)尤莺。正是這樣的危機感旅敷,促使Spring及社區(qū)推出并持續(xù)完善了 JavaConfig子項目,它基于Java代碼和Annotation注解來描述bean之間的依賴綁定關(guān)系颤霎。比如媳谁,下面是使用XML配置方式來描述bean的定義:

而基于JavaConfig的配置形式是這樣的:

如果兩個bean之間有依賴關(guān)系的話,在XML配置中應(yīng)該是這樣:

而在JavaConfig中則是這樣:

你可能注意到這個示例中友酱,有兩個bean都依賴于dependencyService晴音,也就是說當初始化bookService時會調(diào)用 dependencyService(),在初始化otherService時也會調(diào)用 dependencyService()缔杉,那么問題來了锤躁?這時候IOC容器中是有一個dependencyService實例還是兩個?這個問題留著大家思考吧或详,這里不再贅述系羞。

2.2、@ComponentScan

@ComponentScan注解對應(yīng)XML配置形式中的 <context:component-scan>元素霸琴,表示啟用組件掃描觉啊,Spring會自動掃描所有通過注解配置的bean,然后將其注冊到IOC容器中沈贝。我們可以通過 basePackages等屬性來指定 @ComponentScan自動掃描的范圍杠人,如果不指定,默認從聲明 @ComponentScan所在類的 package進行掃描宋下。正因為如此嗡善,SpringBoot的啟動類都默認在 src/main/java下。

2.3学歧、@Import

@Import注解用于導(dǎo)入配置類罩引,舉個簡單的例子:

現(xiàn)在有另外一個配置類,比如: MoonUserConfiguration枝笨,這個配置類中有一個bean依賴于MoonBookConfiguration中的bookService袁铐,如何將這兩個bean組合在一起?借助 @Import即可:

需要注意的是横浑,在4.2之前剔桨, @Import注解只支持導(dǎo)入配置類,但是在4.2之后徙融,它支持導(dǎo)入普通類洒缀,并將這個類作為一個bean的定義注冊到IOC容器中。

2.4、@Conditional

@Conditional注解表示在滿足某種條件后才初始化一個bean或者啟用某些配置树绩。它一般用在由 @Component萨脑、 @Service、 @Configuration等注解標識的類上面饺饭,或者由 @Bean標記的方法上渤早。如果一個 @Configuration類標記了 @Conditional,則該類中所有標識了 @Bean的方法和 @Import注解導(dǎo)入的相關(guān)類將遵從這些條件瘫俊。

在Spring里可以很方便的編寫你自己的條件類鹊杖,所要做的就是實現(xiàn) Condition接口,并覆蓋它的 matches()方法军援。舉個例子仅淑,下面的簡單條件類表示只有在 Classpath里存在 JdbcTemplate類時才生效:

當你用Java來聲明bean的時候,可以使用這個自定義條件類:

這個例子中只有當 JdbcTemplateCondition類的條件成立時才會創(chuàng)建MyService這個bean胸哥。也就是說MyService這bean的創(chuàng)建條件是 classpath里面包含 JdbcTemplate涯竟,否則這個bean的聲明就會被忽略掉。

SpringBoot定義了很多有趣的條件空厌,并把他們運用到了配置類上庐船,這些配置類構(gòu)成了 SpringBoot的自動配置的基礎(chǔ)。 SpringBoot運用條件化配置的方法是:定義多個特殊的條件化注解嘲更,并將它們用到配置類上筐钟。下面列出了 SpringBoot提供的部分條件化注解:

2.5、@ConfigurationProperties與@EnableConfigurationProperties

當某些屬性的值需要配置的時候赋朦,我們一般會在 application.properties文件中新建配置項篓冲,然后在bean中使用 @Value注解來獲取配置的值,比如下面配置數(shù)據(jù)源的代碼宠哄。

使用 @Value注解注入的屬性通常都比較簡單壹将,如果同一個配置在多個地方使用,也存在不方便維護的問題(考慮下毛嫉,如果有幾十個地方在使用某個配置诽俯,而現(xiàn)在你想改下名字,你改怎么做承粤?)暴区。對于更為復(fù)雜的配置,Spring Boot提供了更優(yōu)雅的實現(xiàn)方式辛臊,那就是 @ConfigurationProperties注解仙粱。我們可以通過下面的方式來改寫上面的代碼:

@ConfigurationProperties對于更為復(fù)雜的配置,處理起來也是得心應(yīng)手浪讳,比如有如下配置文件:

可以定義如下配置類來接收這些屬性

@EnableConfigurationProperties注解表示對 @ConfigurationProperties的內(nèi)嵌支持缰盏,默認會將對應(yīng)Properties Class作為bean注入的IOC容器中,即在相應(yīng)的Properties類上不用加 @Component注解淹遵】诓拢《Spring Boot 配置加載順序詳解》了解一下。

三透揣、削鐵如泥:SpringFactoriesLoader詳解

JVM提供了3種類加載器: BootstrapClassLoader济炎、 ExtClassLoader、 AppClassLoader分別加載Java核心類庫辐真、擴展類庫以及應(yīng)用的類路徑( CLASSPATH)下的類庫须尚。JVM通過雙親委派模型進行類的加載,我們也可以通過繼承 java.lang.classloader實現(xiàn)自己的類加載器侍咱。

何為雙親委派模型耐床?當一個類加載器收到類加載任務(wù)時,會先交給自己的父加載器去完成楔脯,因此最終加載任務(wù)都會傳遞到最頂層的BootstrapClassLoader撩轰,只有當父加載器無法完成加載任務(wù)時,才會嘗試自己來加載昧廷。

采用雙親委派模型的一個好處是保證使用不同類加載器最終得到的都是同一個對象堪嫂,這樣就可以保證Java 核心庫的類型安全,比如木柬,加載位于rt.jar包中的 java.lang.Object類皆串,不管是哪個加載器加載這個類,最終都是委托給頂層的BootstrapClassLoader來加載的眉枕,這樣就可以保證任何的類加載器最終得到的都是同樣一個Object對象恶复。查看ClassLoader的源碼,對雙親委派模型會有更直觀的認識:

但雙親委派模型并不能解決所有的類加載器問題速挑,比如谤牡,Java 提供了很多服務(wù)提供者接口( ServiceProviderInterface,SPI)梗摇,允許第三方為這些接口提供實現(xiàn)拓哟。常見的 SPI 有 JDBC、JNDI伶授、JAXP 等断序,這些SPI的接口由核心類庫提供,卻由第三方實現(xiàn)糜烹,這樣就存在一個問題:SPI 的接口是 Java 核心庫的一部分违诗,是由BootstrapClassLoader加載的;SPI實現(xiàn)的Java類一般是由AppClassLoader來加載的疮蹦。BootstrapClassLoader是無法找到 SPI 的實現(xiàn)類的诸迟,因為它只加載Java的核心庫。它也不能代理給AppClassLoader,因為它是最頂層的類加載器阵苇。也就是說壁公,雙親委派模型并不能解決這個問題。

線程上下文類加載器( ContextClassLoader)正好解決了這個問題绅项。從名稱上看紊册,可能會誤解為它是一種新的類加載器,實際上快耿,它僅僅是Thread類的一個變量而已囊陡,可以通過 setContextClassLoader(ClassLoadercl)和 getContextClassLoader()來設(shè)置和獲取該對象。如果不做任何的設(shè)置掀亥,Java應(yīng)用的線程的上下文類加載器默認就是AppClassLoader撞反。在核心類庫使用SPI接口時,傳遞的類加載器使用線程上下文類加載器搪花,就可以成功的加載到SPI實現(xiàn)的類遏片。線程上下文類加載器在很多SPI的實現(xiàn)中都會用到。但在JDBC中鳍侣,你可能會看到一種更直接的實現(xiàn)方式丁稀,比如,JDBC驅(qū)動管理 java.sql.Driver中的 loadInitialDrivers()方法中倚聚,你可以直接看到JDK是如何加載驅(qū)動的:

其實講解線程上下文類加載器线衫,最主要是讓大家在看到 Thread.currentThread().getClassLoader()和 Thread.currentThread().getContextClassLoader()時不會一臉懵逼,這兩者除了在許多底層框架中取得的ClassLoader可能會有所不同外惑折,其他大多數(shù)業(yè)務(wù)場景下都是一樣的授账,大家只要知道它是為了解決什么問題而存在的即可。

類加載器除了加載class外惨驶,還有一個非常重要功能白热,就是加載資源,它可以從jar包中讀取任何資源文件粗卜,比如屋确, ClassLoader.getResources(Stringname)方法就是用于讀取jar包中的資源文件,其代碼如下:

是不是覺得有點眼熟续扔,不錯攻臀,它的邏輯其實跟類加載的邏輯是一樣的,首先判斷父類加載器是否為空纱昧,不為空則委托父類加載器執(zhí)行資源查找任務(wù)刨啸,直到BootstrapClassLoader,最后才輪到自己查找识脆。而不同的類加載器負責(zé)掃描不同路徑下的jar包设联,就如同加載class一樣善已,最后會掃描所有的jar包,找到符合條件的資源文件离例。

類加載器的 findResources(name)方法會遍歷其負責(zé)加載的所有jar包换团,找到j(luò)ar包中名稱為name的資源文件,這里的資源可以是任何文件粘招,甚至是.class文件啥寇,比如下面的示例偎球,用于查找Array.class文件:

運行后可以得到如下結(jié)果:

根據(jù)資源文件的URL洒扎,可以構(gòu)造相應(yīng)的文件來讀取資源內(nèi)容。

看到這里衰絮,你可能會感到挺奇怪的袍冷,你不是要詳解 SpringFactoriesLoader嗎?上來講了一堆ClassLoader是幾個意思猫牡?看下它的源碼你就知道了:

有了前面關(guān)于ClassLoader的知識胡诗,再來理解這段代碼,是不是感覺豁然開朗:從 CLASSPATH下的每個Jar包中搜尋所有 META-INF/spring.factories配置文件淌友,然后將解析properties文件煌恢,找到指定名稱的配置后返回。需要注意的是震庭,其實這里不僅僅是會去ClassPath路徑下查找瑰抵,會掃描所有路徑下的Jar包,只不過這個文件只會在Classpath下的jar包中器联。來簡單看下 spring.factories文件的內(nèi)容吧:

執(zhí)行 loadFactoryNames(EnableAutoConfiguration.class,classLoader)后二汛,得到對應(yīng)的一組 @Configuration類,我們就可以通過反射實例化這些類然后注入到IOC容器中拨拓,最后容器里就有了一系列標注了 @Configuration的JavaConfig形式的配置類肴颊。

這就是 SpringFactoriesLoader,它本質(zhì)上屬于Spring框架私有的一種擴展方案渣磷,類似于SPI婿着,Spring Boot在Spring基礎(chǔ)上的很多核心功能都是基于此,希望大家可以理解醋界。

四竟宋、另一件武器:Spring容器的事件監(jiān)聽機制

過去,事件監(jiān)聽機制多用于圖形界面編程物独,比如:點擊按鈕袜硫、在文本框輸入內(nèi)容等操作被稱為事件,而當事件觸發(fā)時挡篓,應(yīng)用程序作出一定的響應(yīng)則表示應(yīng)用監(jiān)聽了這個事件婉陷,而在服務(wù)器端帚称,事件的監(jiān)聽機制更多的用于異步通知以及監(jiān)控和異常處理。Java提供了實現(xiàn)事件監(jiān)聽機制的兩個基礎(chǔ)類:自定義事件類型擴展自 java.util.EventObject秽澳、事件的監(jiān)聽器擴展自 java.util.EventListener闯睹。來看一個簡單的實例:簡單的監(jiān)控一個方法的耗時。

首先定義事件類型担神,通常的做法是擴展EventObject楼吃,隨著事件的發(fā)生,相應(yīng)的狀態(tài)通常都封裝在此類中:

事件發(fā)布之后妄讯,相應(yīng)的監(jiān)聽器即可對該類型的事件進行處理孩锡,我們可以在方法開始執(zhí)行之前發(fā)布一個begin事件,在方法執(zhí)行結(jié)束之后發(fā)布一個end事件亥贸,相應(yīng)地躬窜,事件監(jiān)聽器需要提供方法對這兩種情況下接收到的事件進行處理:

事件監(jiān)聽器接口針對不同的事件發(fā)布實際提供相應(yīng)的處理方法定義,最重要的是炕置,其方法只接收MethodMonitorEvent參數(shù)荣挨,說明這個監(jiān)聽器類只負責(zé)監(jiān)聽器對應(yīng)的事件并進行處理。有了事件和監(jiān)聽器朴摊,剩下的就是發(fā)布事件默垄,然后讓相應(yīng)的監(jiān)聽器監(jiān)聽并處理。通常情況甚纲,我們會有一個事件發(fā)布者口锭,它本身作為事件源,在合適的時機贩疙,將相應(yīng)的事件發(fā)布給對應(yīng)的事件監(jiān)聽器:

對于事件發(fā)布者(事件源)通常需要關(guān)注兩點:

在合適的時機發(fā)布事件讹弯。此例中的methodMonitor()方法是事件發(fā)布的源頭,其在方法執(zhí)行之前和結(jié)束之后兩個時間點發(fā)布MethodMonitorEvent事件这溅,每個時間點發(fā)布的事件都會傳給相應(yīng)的監(jiān)聽器進行處理组民。在具體實現(xiàn)時需要注意的是,事件發(fā)布是順序執(zhí)行悲靴,為了不影響處理性能臭胜,事件監(jiān)聽器的處理邏輯應(yīng)盡量簡單。

事件監(jiān)聽器的管理癞尚。publisher類中提供了事件監(jiān)聽器的注冊與移除方法耸三,這樣客戶端可以根據(jù)實際情況決定是否需要注冊新的監(jiān)聽器或者移除某個監(jiān)聽器。如果這里沒有提供remove方法浇揩,那么注冊的監(jiān)聽器示例將一直被MethodMonitorEventPublisher引用仪壮,即使已經(jīng)廢棄不用了,也依然在發(fā)布者的監(jiān)聽器列表中胳徽,這會導(dǎo)致隱性的內(nèi)存泄漏积锅。

Spring容器內(nèi)的事件監(jiān)聽機制

Spring的ApplicationContext容器內(nèi)部中的所有事件類型均繼承自 org.springframework.context.AppliationEvent爽彤,容器中的所有監(jiān)聽器都實現(xiàn) org.springframework.context.ApplicationListener接口,并且以bean的形式注冊在容器中缚陷。一旦在容器內(nèi)發(fā)布ApplicationEvent及其子類型的事件适篙,注冊到容器的ApplicationListener就會對這些事件進行處理。

你應(yīng)該已經(jīng)猜到是怎么回事了箫爷。

ApplicationEvent繼承自EventObject嚷节,Spring提供了一些默認的實現(xiàn),比如: ContextClosedEvent表示容器在即將關(guān)閉時發(fā)布的事件類型虎锚, ContextRefreshedEvent表示容器在初始化或者刷新的時候發(fā)布的事件類型......

容器內(nèi)部使用ApplicationListener作為事件監(jiān)聽器接口定義硫痰,它繼承自EventListener。ApplicationContext容器在啟動時翁都,會自動識別并加載EventListener類型的bean碍论,一旦容器內(nèi)有事件發(fā)布根吁,將通知這些注冊到容器的EventListener倡怎。

ApplicationContext接口繼承了ApplicationEventPublisher接口梦湘,該接口提供了 voidpublishEvent(ApplicationEventevent)方法定義,不難看出坐搔,ApplicationContext容器擔(dān)當?shù)木褪鞘录l(fā)布者的角色。如果有興趣可以查看 AbstractApplicationContext.publishEvent(ApplicationEventevent)方法的源碼:ApplicationContext將事件的發(fā)布以及監(jiān)聽器的管理工作委托給 ApplicationEventMulticaster接口的實現(xiàn)類敬矩。在容器啟動時概行,會檢查容器內(nèi)是否存在名為applicationEventMulticaster的ApplicationEventMulticaster對象實例。如果有就使用其提供的實現(xiàn)弧岳,沒有就默認初始化一個SimpleApplicationEventMulticaster作為實現(xiàn)凳忙。

最后,如果我們業(yè)務(wù)需要在容器內(nèi)部發(fā)布事件禽炬,只需要為其注入ApplicationEventPublisher依賴即可:實現(xiàn)ApplicationEventPublisherAware接口或者ApplicationContextAware接口(Aware接口相關(guān)內(nèi)容請回顧上文)涧卵。

五、出神入化:揭秘自動配置原理

典型的Spring Boot應(yīng)用的啟動類一般均位于 src/main/java根路徑下腹尖,比如 MoonApplication類:

其中 @SpringBootApplication開啟組件掃描和自動配置柳恐,而 SpringApplication.run則負責(zé)啟動引導(dǎo)應(yīng)用程序。 @SpringBootApplication是一個復(fù)合 Annotation热幔,它將三個有用的注解組合在一起:

@SpringBootConfiguration就是 @Configuration乐设,它是Spring框架的注解,標明該類是一個 JavaConfig配置類绎巨。而 @ComponentScan啟用組件掃描近尚,前文已經(jīng)詳細講解過,這里著重關(guān)注 @EnableAutoConfiguration场勤。

@EnableAutoConfiguration注解表示開啟Spring Boot自動配置功能戈锻,Spring Boot會根據(jù)應(yīng)用的依賴介汹、自定義的bean、classpath下有沒有某個類 等等因素來猜測你需要的bean舶沛,然后注冊到IOC容器中嘹承。那 @EnableAutoConfiguration是如何推算出你的需求?首先看下它的定義:

你的關(guān)注點應(yīng)該在 @Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)上了如庭,前文說過叹卷, @Import注解用于導(dǎo)入類,并將這個類作為一個bean的定義注冊到容器中坪它,這里它將把 EnableAutoConfigurationImportSelector作為bean注入到容器中骤竹,而這個類會將所有符合條件的@Configuration配置都加載到容器中,看看它的代碼:

這個類會掃描所有的jar包往毡,將所有符合條件的@Configuration配置類注入的容器中蒙揣,何為符合條件,看看 META-INF/spring.factories的文件內(nèi)容:

以 DataSourceAutoConfiguration為例开瞭,看看Spring Boot是如何自動配置的:

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分別說一說:

@ConditionalOnClass({DataSource.class,EmbeddedDatabaseType.class}):當Classpath中存在DataSource或者EmbeddedDatabaseType類時才啟用這個配置个扰,否則這個配置將被忽略。

@EnableConfigurationProperties(DataSourceProperties.class):將DataSource的默認配置類注入到IOC容器中葱色,DataSourceproperties定義為:

@Import({ Registrar.class, DataSourcePoolMetadataProvidersConfiguration.class }):導(dǎo)入其他額外的配置递宅,就以DataSourcePoolMetadataProvidersConfiguration為例吧:

DataSourcePoolMetadataProvidersConfiguration是數(shù)據(jù)庫連接池提供者的一個配置類,即Classpath中存在 org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource.class苍狰,則使用tomcat-jdbc連接池办龄,如果Classpath中存在 HikariDataSource.class則使用Hikari連接池。

這里僅描述了DataSourceAutoConfiguration的冰山一角淋昭,但足以說明Spring Boot如何利用條件話配置來實現(xiàn)自動配置的俐填。回顧一下响牛, @EnableAutoConfiguration中導(dǎo)入了EnableAutoConfigurationImportSelector類玷禽,而這個類的 selectImports()通過SpringFactoriesLoader得到了大量的配置類,而每一個配置類則根據(jù)條件化配置來做出決策呀打,以實現(xiàn)自動配置矢赁。

整個流程很清晰,但漏了一個大問題:?

EnableAutoConfigurationImportSelector.selectImports()是何時執(zhí)行的贬丛?其實這個方法會在容器啟動過程中執(zhí)行: AbstractApplicationContext.refresh()撩银,更多的細節(jié)在下一小節(jié)中說明。

六豺憔、啟動引導(dǎo):Spring Boot應(yīng)用啟動的秘密

6.1 SpringApplication初始化

SpringBoot整個啟動流程分為兩個步驟:初始化一個SpringApplication對象额获、執(zhí)行該對象的run方法够庙。看下SpringApplication的初始化流程抄邀,SpringApplication的構(gòu)造方法中調(diào)用initialize(Object[] sources)方法耘眨,其代碼如下:

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初始化流程中最重要的就是通過SpringFactoriesLoader找到 spring.factories文件中配置的 ApplicationContextInitializer和 ApplicationListener兩個接口的實現(xiàn)類名稱,以便后期構(gòu)造相應(yīng)的實例奥喻。 ApplicationContextInitializer的主要目的是在 ConfigurableApplicationContext做refresh之前偶宫,對ConfigurableApplicationContext實例做進一步的設(shè)置或處理。ConfigurableApplicationContext繼承自ApplicationContext环鲤,其主要提供了對ApplicationContext進行設(shè)置的能力纯趋。

實現(xiàn)一個ApplicationContextInitializer非常簡單,因為它只有一個方法冷离,但大多數(shù)情況下我們沒有必要自定義一個ApplicationContextInitializer吵冒,即便是Spring Boot框架,它默認也只是注冊了兩個實現(xiàn)酒朵,畢竟Spring的容器已經(jīng)非常成熟和穩(wěn)定桦锄,你沒有必要來改變它。

而 ApplicationListener的目的就沒什么好說的了蔫耽,它是Spring框架對Java事件監(jiān)聽機制的一種框架實現(xiàn),具體內(nèi)容在前文Spring事件監(jiān)聽機制這個小節(jié)有詳細講解留夜。這里主要說說匙铡,如果你想為Spring Boot應(yīng)用添加監(jiān)聽器,該如何實現(xiàn)碍粥?

Spring Boot提供兩種方式來添加自定義監(jiān)聽器:

通過?SpringApplication.addListeners(ApplicationListener<?>...listeners)或者?SpringApplication.setListeners(Collection<?extendsApplicationListener<?>>listeners)兩個方法來添加一個或者多個自定義監(jiān)聽器

既然SpringApplication的初始化流程中已經(jīng)從?spring.factories中獲取到?ApplicationListener的實現(xiàn)類鳖眼,那么我們直接在自己的jar包的?META-INF/spring.factories文件中新增配置即可:

關(guān)于SpringApplication的初始化,我們就說這么多嚼摩。

6.2 Spring Boot啟動流程

Spring Boot應(yīng)用的整個啟動流程都封裝在SpringApplication.run方法中钦讳,其整個流程真的是太長太長了,但本質(zhì)上就是在Spring容器啟動的基礎(chǔ)上做了大量的擴展枕面,按照這個思路來看看源碼:

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① 通過SpringFactoriesLoader查找并加載所有的 SpringApplicationRunListeners琼开,通過調(diào)用starting()方法通知所有的SpringApplicationRunListeners:應(yīng)用開始啟動了。SpringApplicationRunListeners其本質(zhì)上就是一個事件發(fā)布者枕荞,它在SpringBoot應(yīng)用啟動的不同時間點發(fā)布不同應(yīng)用事件類型(ApplicationEvent)柜候,如果有哪些事件監(jiān)聽者(ApplicationListener)對這些事件感興趣搞动,則可以接收并且處理。還記得初始化流程中渣刷,SpringApplication加載了一系列ApplicationListener嗎鹦肿?這個啟動流程中沒有發(fā)現(xiàn)有發(fā)布事件的代碼,其實都已經(jīng)在SpringApplicationRunListeners這兒實現(xiàn)了辅柴。

簡單的分析一下其實現(xiàn)流程箩溃,首先看下SpringApplicationRunListener的源碼:

SpringApplicationRunListener只有一個實現(xiàn)類: EventPublishingRunListener。①處的代碼只會獲取到一個EventPublishingRunListener的實例碌识,我們來看看starting()方法的內(nèi)容:

順著這個邏輯碾篡,你可以在②處的 prepareEnvironment()方法的源碼中找到 listeners.environmentPrepared(environment);即SpringApplicationRunListener接口的第二個方法,那不出你所料筏餐, environmentPrepared()又發(fā)布了另外一個事件 ApplicationEnvironmentPreparedEvent开泽。接下來會發(fā)生什么,就不用我多說了吧魁瞪。

② 創(chuàng)建并配置當前應(yīng)用將要使用的 Environment穆律,Environment用于描述應(yīng)用程序當前的運行環(huán)境,其抽象了兩個方面的內(nèi)容:配置文件(profile)和屬性(properties)导俘,開發(fā)經(jīng)驗豐富的同學(xué)對這兩個東西一定不會陌生:不同的環(huán)境(eg:生產(chǎn)環(huán)境峦耘、預(yù)發(fā)布環(huán)境)可以使用不同的配置文件,而屬性則可以從配置文件旅薄、環(huán)境變量辅髓、命令行參數(shù)等來源獲取。因此少梁,當Environment準備好后洛口,在整個應(yīng)用的任何時候,都可以從Environment中獲取資源凯沪。

總結(jié)起來第焰,②處的兩句代碼,主要完成以下幾件事:

判斷Environment是否存在妨马,不存在就創(chuàng)建(如果是web項目就創(chuàng)建?StandardServletEnvironment挺举,否則創(chuàng)建?StandardEnvironment)

配置Environment:配置profile以及properties

調(diào)用SpringApplicationRunListener的?environmentPrepared()方法,通知事件監(jiān)聽者:應(yīng)用的Environment已經(jīng)準備好

③烘跺、SpringBoot應(yīng)用在啟動時會輸出這樣的東西:

如果想把這個東西改成自己的涂鴉湘纵,你可以研究以下Banner的實現(xiàn),這個任務(wù)就留給你們吧液荸。

④瞻佛、根據(jù)是否是web項目,來創(chuàng)建不同的ApplicationContext容器。

⑤伤柄、創(chuàng)建一系列 FailureAnalyzer绊困,創(chuàng)建流程依然是通過SpringFactoriesLoader獲取到所有實現(xiàn)FailureAnalyzer接口的class,然后在創(chuàng)建對應(yīng)的實例适刀。FailureAnalyzer用于分析故障并提供相關(guān)診斷信息秤朗。

⑥、初始化ApplicationContext笔喉,主要完成以下工作:

將準備好的Environment設(shè)置給ApplicationContext

遍歷調(diào)用所有的ApplicationContextInitializer的?initialize()方法來對已經(jīng)創(chuàng)建好的ApplicationContext進行進一步的處理

調(diào)用SpringApplicationRunListener的?contextPrepared()方法取视,通知所有的監(jiān)聽者:ApplicationContext已經(jīng)準備完畢

將所有的bean加載到容器中

調(diào)用SpringApplicationRunListener的?contextLoaded()方法,通知所有的監(jiān)聽者:ApplicationContext已經(jīng)裝載完畢

⑦常挚、調(diào)用ApplicationContext的 refresh()方法作谭,完成IoC容器可用的最后一道工序。從名字上理解為刷新容器奄毡,那何為刷新折欠?就是插手容器的啟動,聯(lián)系一下第一小節(jié)的內(nèi)容吼过。那如何刷新呢锐秦?且看下面代碼:

看看這個方法的實現(xiàn):

獲取到所有的 BeanFactoryPostProcessor來對容器做一些額外的操作。BeanFactoryPostProcessor允許我們在容器實例化相應(yīng)對象之前盗忱,對注冊到容器的BeanDefinition所保存的信息做一些額外的操作酱床。這里的getBeanFactoryPostProcessors()方法可以獲取到3個Processor:

不是有那么多BeanFactoryPostProcessor的實現(xiàn)類,為什么這兒只有這3個趟佃?因為在初始化流程獲取到的各種ApplicationContextInitializer和ApplicationListener中扇谣,只有上文3個做了類似于如下操作:

然后你就可以進入到 PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors()方法了,這個方法除了會遍歷上面的3個BeanFactoryPostProcessor處理外闲昭,還會獲取類型為 BeanDefinitionRegistryPostProcessor的bean:?org.springframework.context.annotation.internalConfigurationAnnotationProcessor揍堕,對應(yīng)的Class為 ConfigurationClassPostProcessor。?ConfigurationClassPostProcessor用于解析處理各種注解汤纸,包括:@Configuration、@ComponentScan芹血、@Import贮泞、@PropertySource、@ImportResource幔烛、@Bean啃擦。當處理 @import注解的時候,就會調(diào)用<自動配置>這一小節(jié)中的 EnableAutoConfigurationImportSelector.selectImports()來完成自動配置功能饿悬。其他的這里不再多講令蛉,如果你有興趣,可以查閱參考資料6。

⑧珠叔、查找當前context中是否注冊有CommandLineRunner和ApplicationRunner蝎宇,如果有則遍歷執(zhí)行它們。

⑨祷安、執(zhí)行所有SpringApplicationRunListener的finished()方法姥芥。

這就是Spring Boot的整個啟動流程,其核心就是在Spring容器初始化并啟動的基礎(chǔ)上加入各種擴展點汇鞭,這些擴展點包括:ApplicationContextInitializer凉唐、ApplicationListener以及各種BeanFactoryPostProcessor等等。你對整個流程的細節(jié)不必太過關(guān)注霍骄,甚至沒弄明白也沒有關(guān)系台囱,你只要理解這些擴展點是在何時如何工作的,能讓它們?yōu)槟闼眉纯伞?/p>

整個啟動流程確實非常復(fù)雜读整,可以查詢參考資料中的部分章節(jié)和內(nèi)容簿训,對照著源碼,多看看绘沉,我想最終你都能弄清楚的煎楣。言而總之,Spring才是核心车伞,理解清楚Spring容器的啟動流程择懂,那Spring Boot啟動流程就不在話下了。

作者:JAVA伯樂

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來源:簡書

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