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作者：平凡希

我們開發(fā)任何一個Spring Boot項目皮壁，都會用到如下的啟動類

@SpringBootApplication
public class Application {
     public static void main(String[] args) {
         SpringApplication.run(Application.class, args);
     }
}

從上面代碼可以看出，Annotation定義（@SpringBootApplication）和類定義（SpringApplication.run）最為耀眼哪审，所以要揭開SpringBoot的神秘面紗蛾魄，我們要從這兩位開始就可以了。

一湿滓、SpringBootApplication背后的秘密

@SpringBootApplication注解是Spring Boot的核心注解滴须，它其實是一個組合注解：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = {
       @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
       @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
...
}

雖然定義使用了多個Annotation進行了原信息標注，但實際上重要的只有三個Annotation：
@Configuration（@SpringBootConfiguration點開查看發(fā)現(xiàn)里面還是應用了@Configuration）
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan
即 @SpringBootApplication = (默認屬性)@Configuration + @EnableAutoConfiguration + @ComponentScan叽奥。
所以扔水，如果我們使用如下的SpringBoot啟動類，整個SpringBoot應用依然可以與之前的啟動類功能對等：

@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan
public class Application {
   public static void main(String[] args) {
       SpringApplication.run(Application.class, args);
   }
}

每次寫這3個比較累朝氓，所以寫一個@SpringBootApplication方便點魔市。接下來分別介紹這3個Annotation。

1赵哲、@Configuration

 這里的@Configuration對我們來說不陌生待德，它就是JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置類使用的那個@Configuration，SpringBoot社區(qū)推薦使用基于JavaConfig的配置形式枫夺，所以将宪，這里的啟動類標注了@Configuration之后，本身其實也是一個IoC容器的配置類橡庞。

舉幾個簡單例子回顧下较坛，XML跟config配置方式的區(qū)別：

（1）表達形式層面

基于XML配置的方式是這樣：

<?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定義-->
</beans>

而基于JavaConfig的配置方式是這樣

@Configuration
public class MockConfiguration{
     //bean定義
}

任何一個標注了@Configuration的Java類定義都是一個JavaConfig配置類。

（2）注冊bean定義層面

基于XML的配置形式是這樣：

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

而基于JavaConfig的配置形式是這樣的：

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

任何一個標注了@Bean的方法扒最，其返回值將作為一個bean定義注冊到Spring的IoC容器丑勤，方法名將默認成該bean定義的id。

（3）表達依賴注入關系層面

為了表達bean與bean之間的依賴關系吧趣，在XML形式中一般是這樣：

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

而基于JavaConfig的配置形式是這樣的：

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

如果一個bean的定義依賴其他bean确封，則直接調(diào)用對應的JavaConfig類中依賴bean的創(chuàng)建方法就可以了。
@Configuration：提到@Configuration就要提到他的搭檔@Bean再菊。使用這兩個注解就可以創(chuàng)建一個簡單的spring配置類爪喘，可以用來替代相應的xml配置文件。

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

相當于：

@Configuration 
public class Conf { 
   @Bean 
   public Car car() { 
       Car car = new Car(); 
       car.setWheel(wheel()); 
       return car; 
   }
   
   @Bean 
   public Wheel wheel() { 
       return new Wheel(); 
   } 
}

@Configuration的注解類標識這個類可以使用Spring IoC容器作為bean定義的來源纠拔。
@Bean注解告訴Spring秉剑，一個帶有@Bean的注解方法將返回一個對象，該對象應該被注冊為在Spring應用程序上下文中的bean稠诲。

2侦鹏、@ComponentScan

 @ComponentScan這個注解在Spring中很重要诡曙，它對應XML配置中的元素，@ComponentScan的功能其實就是自動掃描并加載符合條件的組件（比如@Component和@Repository等）或者bean定義略水，最終將這些bean定義加載到IoC容器中价卤。
 我們可以通過basePackages等屬性來細粒度的定制@ComponentScan自動掃描的范圍，如果不指定渊涝，則默認Spring框架實現(xiàn)會從聲明@ComponentScan所在類的package進行掃描慎璧。

注：所以SpringBoot的啟動類最好是放在root package下，因為默認不指定basePackages跨释。

3胸私、@EnableAutoConfiguration

個人感覺@EnableAutoConfiguration這個Annotation最為重要，所以放在最后來解讀鳖谈，大家是否還記得Spring框架提供的各種名字為@Enable開頭的Annotation定義岁疼？比如@EnableScheduling、@EnableCaching缆娃、@EnableMBeanExport等捷绒，@EnableAutoConfiguration的理念和做事方式其實一脈相承，簡單概括一下就是贯要，借助@Import的支持暖侨，收集和注冊特定場景相關的bean定義。

@EnableScheduling是通過@Import將Spring調(diào)度框架相關的bean定義都加載到IoC容器郭毕。
@EnableMBeanExport是通過@Import將JMX相關的bean定義加載到IoC容器。
而@EnableAutoConfiguration也是借助@Import的幫助函荣，將所有符合自動配置條件的bean定義加載到IoC容器显押，僅此而已！
@EnableAutoConfiguration會根據(jù)類路徑中的jar依賴為項目進行自動配置傻挂，如：添加了spring-boot-starter-web依賴乘碑，會自動添加Tomcat和Spring MVC的依賴，Spring Boot會對Tomcat和Spring MVC進行自動配置金拒。

image.png

@EnableAutoConfiguration作為一個復合Annotation兽肤，其自身定義關鍵信息如下：

@SuppressWarnings("deprecation")
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {
   ...
}

其中，最關鍵的要屬@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)绪抛，借助EnableAutoConfigurationImportSelector资铡，@EnableAutoConfiguration可以幫助SpringBoot應用將所有符合條件的@Configuration配置都加載到當前SpringBoot創(chuàng)建并使用的IoC容器。就像一只“八爪魚”一樣幢码，借助于Spring框架原有的一個工具類：SpringFactoriesLoader的支持笤休，@EnableAutoConfiguration可以智能的自動配置功效才得以大功告成！

image.png

自動配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader詳解
SpringFactoriesLoader屬于Spring框架私有的一種擴展方案症副，其主要功能就是從指定的配置文件META-INF/spring.factories加載配置店雅。

public abstract class SpringFactoriesLoader {
   //...
   public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
       ...
   }

   public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
       ....
   }
}

配合@EnableAutoConfiguration使用的話政基，它更多是提供一種配置查找的功能支持，即根據(jù)@EnableAutoConfiguration的完整類名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作為查找的Key闹啦，獲取對應的一組@Configuration類沮明。

image.png

上圖就是從SpringBoot的autoconfigure依賴包中的META-INF/spring.factories配置文件中摘錄的一段內(nèi)容，可以很好地說明問題窍奋。
所以荐健，@EnableAutoConfiguration自動配置的魔法騎士就變成了：從classpath中搜尋所有的META-INF/spring.factories配置文件，并將其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration對應的配置項通過反射（Java Refletion）實例化為對應的標注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置類费变，然后匯總為一個并加載到IoC容器摧扇。

二、深入探索SpringApplication執(zhí)行流程

SpringApplication的run方法的實現(xiàn)是我們本次旅程的主要線路挚歧，該方法的主要流程大體可以歸納如下：
1） 如果我們使用的是SpringApplication的靜態(tài)run方法扛稽，那么，這個方法里面首先要創(chuàng)建一個SpringApplication對象實例滑负，然后調(diào)用這個創(chuàng)建好的SpringApplication的實例方法在张。在SpringApplication實例初始化的時候，它會提前做幾件事情：
A.根據(jù)classpath里面是否存在某個特征類（org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext）來決定是否應該創(chuàng)建一個為Web應用使用的ApplicationContext類型矮慕。
B.使用SpringFactoriesLoader在應用的classpath中查找并加載所有可用的ApplicationContextInitializer帮匾。
C.使用SpringFactoriesLoader在應用的classpath中查找并加載所有可用的ApplicationListener。
D.推斷并設置main方法的定義類痴鳄。
2） SpringApplication實例初始化完成并且完成設置后瘟斜，就開始執(zhí)行run方法的邏輯了，方法執(zhí)行伊始痪寻，首先遍歷執(zhí)行所有通過SpringFactoriesLoader可以查找到并加載的SpringApplicationRunListener螺句。調(diào)用它們的started()方法，告訴這些SpringApplicationRunListener橡类，“嘿蛇尚，SpringBoot應用要開始執(zhí)行咯！”顾画。
3） 創(chuàng)建并配置當前Spring Boot應用將要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile）取劫。
4） 遍歷調(diào)用所有SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()的方法，告訴他們：“當前SpringBoot應用使用的Environment準備好了咯研侣！”谱邪。
5） 如果SpringApplication的showBanner屬性被設置為true，則打印banner庶诡。
6） 根據(jù)用戶是否明確設置了applicationContextClass類型以及初始化階段的推斷結果虾标，決定該為當前SpringBoot應用創(chuàng)建什么類型的ApplicationContext并創(chuàng)建完成，然后根據(jù)條件決定是否添加ShutdownHook，決定是否使用自定義的BeanNameGenerator璧函，決定是否使用自定義的ResourceLoader傀蚌，當然，最重要的蘸吓，將之前準備好的Environment設置給創(chuàng)建好的ApplicationContext使用善炫。
7） ApplicationContext創(chuàng)建好之后，SpringApplication會再次借助Spring-FactoriesLoader库继，查找并加載classpath中所有可用的ApplicationContext-Initializer箩艺，然后遍歷調(diào)用這些ApplicationContextInitializer的initialize（applicationContext）方法來對已經(jīng)創(chuàng)建好的ApplicationContext進行進一步的處理。
8） 遍歷調(diào)用所有SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法宪萄。
9） 最核心的一步艺谆，將之前通過@EnableAutoConfiguration獲取的所有配置以及其他形式的IoC容器配置加載到已經(jīng)準備完畢的ApplicationContext。
10） 遍歷調(diào)用所有SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法拜英。
11） 調(diào)用ApplicationContext的refresh()方法静汤，完成IoC容器可用的最后一道工序。
12） 查找當前ApplicationContext中是否注冊有CommandLineRunner居凶，如果有虫给，則遍歷執(zhí)行它們。
13） 正常情況下侠碧，遍歷執(zhí)行SpringApplicationRunListener的finished()方法抹估、（如果整個過程出現(xiàn)異常，則依然調(diào)用所有SpringApplicationRunListener的finished()方法弄兜，只不過這種情況下會將異常信息一并傳入處理）
去除事件通知點后药蜻，整個流程如下：

image.png

本文以調(diào)試一個實際的SpringBoot啟動程序為例，參考流程中主要類類圖替饿，來分析其啟動邏輯和自動化配置原理语泽。

image.png

總覽：
上圖為SpringBoot啟動結構圖，我們發(fā)現(xiàn)啟動流程主要分為三個部分盛垦，第一部分進行SpringApplication的初始化模塊湿弦，配置一些基本的環(huán)境變量瓤漏、資源腾夯、構造器、監(jiān)聽器蔬充，第二部分實現(xiàn)了應用具體的啟動方案蝶俱，包括啟動流程的監(jiān)聽模塊、加載配置環(huán)境模塊饥漫、及核心的創(chuàng)建上下文環(huán)境模塊榨呆，第三部分是自動化配置模塊，該模塊作為springboot自動配置核心庸队，在后面的分析中會詳細討論积蜻。在下面的啟動程序中我們會串聯(lián)起結構中的主要功能闯割。
啟動：
每個SpringBoot程序都有一個主入口，也就是main方法竿拆，main里面調(diào)用SpringApplication.run()啟動整個spring-boot程序宙拉，該方法所在類需要使用@SpringBootApplication注解，以及@ImportResource注解(if need)丙笋，@SpringBootApplication包括三個注解谢澈，功能如下：
@EnableAutoConfiguration：SpringBoot根據(jù)應用所聲明的依賴來對Spring框架進行自動配置。
@SpringBootConfiguration(內(nèi)部為@Configuration)：被標注的類等于在spring的XML配置文件中(applicationContext.xml)御板，裝配所有bean事務锥忿，提供了一個spring的上下文環(huán)境。
@ComponentScan：組件掃描怠肋，可自動發(fā)現(xiàn)和裝配Bean敬鬓，默認掃描SpringApplication的run方法里的Booter.class所在的包路徑下文件，所以最好將該啟動類放到根包路徑下灶似。

image.png

SpringBoot啟動類
首先進入run方法

image.png

run方法中去創(chuàng)建了一個SpringApplication實例列林，在該構造方法內(nèi)，我們可以發(fā)現(xiàn)其調(diào)用了一個初始化的initialize方法

image.png

image.png

這里主要是為SpringApplication對象賦一些初值酪惭。構造函數(shù)執(zhí)行完畢后希痴，我們回到run方法

image.png

該方法中實現(xiàn)了如下幾個關鍵步驟：
1.創(chuàng)建了應用的監(jiān)聽器SpringApplicationRunListeners并開始監(jiān)聽
2.加載SpringBoot配置環(huán)境(ConfigurableEnvironment)，如果是通過web容器發(fā)布春感，會加載StandardEnvironment砌创，其最終也是繼承了ConfigurableEnvironment，類圖如下

image.png

可以看出鲫懒，*Environment最終都實現(xiàn)了PropertyResolver接口嫩实，我們平時通過environment對象獲取配置文件中指定Key對應的value方法時，就是調(diào)用了propertyResolver接口的getProperty方法
3.配置環(huán)境(Environment)加入到監(jiān)聽器對象中(SpringApplicationRunListeners)
4.創(chuàng)建run方法的返回對象：ConfigurableApplicationContext(應用配置上下文)窥岩，我們可以看一下創(chuàng)建方法：

image.png

方法會先獲取顯式設置的應用上下文(applicationContextClass)甲献，如果不存在，再加載默認的環(huán)境配置（通過是否是web environment判斷）颂翼，默認選擇AnnotationConfigApplicationContext注解上下文（通過掃描所有注解類來加載bean）晃洒，最后通過BeanUtils實例化上下文對象，并返回朦乏。
ConfigurableApplicationContext類圖如下：

image.png

主要看其繼承的兩個方向：
LifeCycle：生命周期類球及，定義了start啟動、stop結束呻疹、isRunning是否運行中等生命周期空值方法
ApplicationContext：應用上下文類吃引，其主要繼承了beanFactory(bean的工廠類)
5.回到run方法內(nèi)，prepareContext方法將listeners、environment镊尺、applicationArguments蒲列、banner等重要組件與上下文對象關聯(lián)
6.接下來的refreshContext(context)方法(初始化方法如下)將是實現(xiàn)spring-boot-starter-*(mybatis雄妥、redis等)自動化配置的關鍵，包括spring.factories的加載，bean的實例化等核心工作试读。

image.png

 配置結束后晴埂，Springboot做了一些基本的收尾工作辽狈，返回了應用環(huán)境上下文置逻。回顧整體流程输枯，Springboot的啟動议泵，主要創(chuàng)建了配置環(huán)境(environment)、事件監(jiān)聽(listeners)桃熄、應用上下文(applicationContext)先口，并基于以上條件，在容器中開始實例化我們需要的Bean瞳收，至此碉京，通過SpringBoot啟動的程序已經(jīng)構造完成，接下來我們來探討自動化配置是如何實現(xiàn)螟深。

自動化配置：
之前的啟動結構圖中谐宙，我們注意到無論是應用初始化還是具體的執(zhí)行過程，都調(diào)用了SpringBoot自動配置模塊界弧。

image.png

SpringBoot自動配置模塊
該配置模塊的主要使用到了SpringFactoriesLoader凡蜻，即Spring工廠加載器，該對象提供了loadFactoryNames方法垢箕，入?yún)閒actoryClass和classLoader划栓，即需要傳入上圖中的工廠類名稱和對應的類加載器，方法會根據(jù)指定的classLoader条获，加載該類加器搜索路徑下的指定文件忠荞，即spring.factories文件，傳入的工廠類為接口帅掘，而文件中對應的類則是接口的實現(xiàn)類委煤，或最終作為實現(xiàn)類，所以文件中一般為如下圖這種一對多的類名集合锄开，獲取到這些實現(xiàn)類的類名后素标，loadFactoryNames方法返回類名集合称诗，方法調(diào)用方得到這些集合后萍悴，再通過反射獲取這些類的類對象、構造方法，最終生成實例癣诱。

image.png

工廠接口與其若干實現(xiàn)類接口名稱
下圖有助于我們形象理解自動配置流程计维。

image.png

SpringBoot自動化配置關鍵組件關系圖
mybatis-spring-boot-starter、spring-boot-starter-web等組件的META-INF文件下均含有spring.factories文件撕予，自動配置模塊中鲫惶，SpringFactoriesLoader收集到文件中的類全名并返回一個類全名的數(shù)組，返回的類全名通過反射被實例化实抡，就形成了具體的工廠實例欠母，工廠實例來生成組件具體需要的bean。
之前我們提到了EnableAutoConfiguration注解吆寨，其類圖如下：

image.png

可以發(fā)現(xiàn)其最終實現(xiàn)了ImportSelector(選擇器)和BeanClassLoaderAware(bean類加載器中間件)赏淌，重點關注一下AutoConfigurationImportSelector的selectImports方法。

image.png

該方法在springboot啟動流程——bean實例化前被執(zhí)行啄清，返回要實例化的類信息列表六水。我們知道，如果獲取到類信息辣卒，spring自然可以通過類加載器將類加載到jvm中掷贾，現(xiàn)在我們已經(jīng)通過spring-boot的starter依賴方式依賴了我們需要的組件，那么這些組建的類信息在select方法中也是可以被獲取到的荣茫，不要急我們繼續(xù)向下分析想帅。

image.png

該方法中的getCandidateConfigurations方法，通過方法注釋了解到啡莉，其返回一個自動配置類的類名列表博脑，方法調(diào)用了loadFactoryNames方法，查看該方法

image.png

在上面的代碼可以看到自動配置器會根據(jù)傳入的factoryClass.getName()到項目系統(tǒng)路徑下所有的spring.factories文件中找到相應的key票罐，從而加載里面的類叉趣。我們就選取這個mybatis-spring-boot-autoconfigure下的spring.factories文件

image.png

進入org.mybatis.spring.boot.autoconfigure.MybatisAutoConfiguration中，主要看一下類頭：

image.png

發(fā)現(xiàn)Spring的@Configuration该押，儼然是一個通過注解標注的springBean疗杉，繼續(xù)向下看，
@ConditionalOnClass({ SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class})這個注解的意思是：當存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class這兩個類時才解析MybatisAutoConfiguration配置類蚕礼，否則不解析這一個配置類烟具，make sence，我們需要mybatis為我們返回會話對象奠蹬，就必須有會話工廠相關類朝聋。
@CondtionalOnBean(DataSource.class)：只有處理已經(jīng)被聲明為bean的dataSource。
@ConditionalOnMissingBean(MapperFactoryBean.class)這個注解的意思是如果容器中不存在name指定的bean則創(chuàng)建bean注入囤躁，否則不執(zhí)行（該類源碼較長冀痕，篇幅限制不全粘貼）
以上配置可以保證sqlSessionFactory荔睹、sqlSessionTemplate、dataSource等mybatis所需的組件均可被自動配置言蛇，@Configuration注解已經(jīng)提供了Spring的上下文環(huán)境僻他，所以以上組件的配置方式與Spring啟動時通過mybatis.xml文件進行配置起到一個效果。通過分析我們可以發(fā)現(xiàn)腊尚，只要一個基于SpringBoot項目的類路徑下存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class吨拗，并且容器中已經(jīng)注冊了dataSourceBean，就可以觸發(fā)自動化配置婿斥，意思說我們只要在maven的項目中加入了mybatis所需要的若干依賴劝篷，就可以觸發(fā)自動配置，但引入mybatis原生依賴的話民宿，每集成一個功能都要去修改其自動化配置類携龟，那就得不到開箱即用的效果了。所以Spring-boot為我們提供了統(tǒng)一的starter可以直接配置好相關的類勘高，觸發(fā)自動配置所需的依賴(mybatis)如下：

image.png

這里是截取的mybatis-spring-boot-starter的源碼中pom.xml文件中所有依賴：

image.png

因為maven依賴的傳遞性峡蟋，我們只要依賴starter就可以依賴到所有需要自動配置的類，實現(xiàn)開箱即用的功能华望。也體現(xiàn)出Springboot簡化了Spring框架帶來的大量XML配置以及復雜的依賴管理蕊蝗，讓開發(fā)人員可以更加關注業(yè)務邏輯的開發(fā)。