Spring Boot 源码解析(一)

一、SpringBoot简介

1.1 原有Spring优缺点分析

1.1.1 Spring的优点分析

Spring是Java企业版(Java Enterprise Edition,JEE,也称J2EE)的轻量级代替品。无需开发重量级的Enterprise JavaBean(EJB),Spring为企业级Java开发提供了一种相对简单的方法,通过依赖注入和面向切面编程,用简单的Java对象(Plain Old Java Object,POJO)实现了EJB的功能。

1.1.2 Spring的缺点分析

虽然Spring的组件代码是轻量级的,但它的配置却是重量级的。一开始,Spring用XML配置,而且是很多XML配置。Spring 2.5引入了基于注解的组件扫描,这消除了大量针对应用程序自身组件的显式XML配置。Spring 3.0引入了基于Java的配置,这是一种类型安全的可重构配置方式,可以代替XML。

所有这些配置都代表了开发时的损耗。因为在思考Spring特性配置和解决业务问题之间需要进行思维切换,所以编写配置挤占了编写应用程序逻辑的时间。和所有框架一样,Spring实用,但与此同时它要求的回报也不少。

除此之外,项目的依赖管理也是一件耗时耗力的事情。在环境搭建时,需要分析要导入哪些库的坐标,而且还需要分析导入与之有依赖关系的其他库的坐标,一旦选错了依赖的版本,随之而来的不兼容问题就会严重阻碍项目的开发进度。

1.2 SpringBoot的概述

1.2.1 SpringBoot解决上述Spring的缺点

SpringBoot对上述Spring的缺点进行的改善和优化,基于约定优于配置的思想,可以让开发人员不必在配置与逻辑业务之间进行思维的切换,全身心的投入到逻辑业务的代码编写中,从而大大提高了开发的效率,一定程度上缩短了项目周期。

1.2.2 SpringBoot的特点

  • 为基于Spring的开发提供更快的入门体验
  • 开箱即用,没有代码生成,也无需XML配置。同时也可以修改默认值来满足特定的需求
  • 提供了一些大型项目中常见的非功能性特性,如嵌入式服务器、安全、指标,健康检测、外部配置等
  • SpringBoot不是对Spring功能上的增强,而是提供了一种快速使用Spring的方式

Spring Boot 是一套 Java 开发框架,可以快速构建基于 Spring 生态的 Java Application,实现自动配置。

二、源码解析

2.1 Spring Boot 核心配置

<parent>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
  <version>2.2.2.RELEASE</version>
  <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>

spring-boot-starter 是 Spring Boot 提供的场景启动器,通过 starter 导入不同场景下所需要的 jar 包,如 web、dao 等。

spring-boot-starter-{name} 是 Spring 官方提供的启动器,如 spring-boot-starter-parent{name}-spring-boot-starter 是第三方提供的启动器,如 mybatis-spring-boot-starter

spring-boot-starter-parent 是 Spring Boot 的父级启动器,Spring Boot 相当于一个大的组件集合,将 Spring 家族组件及第三方组件全部进行了集成,开发者只需要通过配置 spring-boot-starter 就可以将所需组件配置到项目中,直接使用,这就是开箱即用。

打开 spring-boot-starter-parent 源码,可以看到 resource 中配置了 Spring Boot 默认会读取的资源文件。

<resource>
  <filtering>true</filtering>
  <directory>${basedir}/src/main/resources</directory>
  <includes>
    <include>**/application*.yml</include>
    <include>**/application*.yaml</include>
    <include>**/application*.properties</include>
  </includes>
</resource>

所以 Spring Boot 默认加载的配置文件是 src/main/resources 路径下名为 application 的 yml、yaml、properties 文件。
同时 spring-boot-starter-parent 中又引入了 spring-boot-dependencies 依赖。

<parent>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
  <version>2.2.2.RELEASE</version>
  <relativePath>../../spring-boot-dependencies</relativePath>
</parent>

打开源码,如下所示。

<properties>
    <activemq.version>5.15.12</activemq.version>
    <antlr2.version>2.7.7</antlr2.version>
    <appengine-sdk.version>1.9.79</appengine-sdk.version>
    <artemis.version>2.10.1</artemis.version>
    <aspectj.version>1.9.5</aspectj.version>
    <assertj.version>3.13.2</assertj.version>
    <atomikos.version>4.0.6</atomikos.version>
    <awaitility.version>4.0.2</awaitility.version>
    <bitronix.version>2.1.4</bitronix.version>
    <build-helper-maven-plugin.version>3.0.0</build-helper-maven-plugin.version>
    <byte-buddy.version>1.10.8</byte-buddy.version>
    <caffeine.version>2.8.1</caffeine.version>
    <cassandra-driver.version>3.7.2</cassandra-driver.version>
  ......
</properties>

从上面的spring-boot-starter-dependencies的pom.xml中我们可以发现,一部分坐标的版本、依赖管理、插件管理已经定义好,所以我们的SpringBoot工程继承spring-boot-starter-parent后已经具备版本锁定等配置了。所以起步依赖的作用就是进行依赖的传递。

2.2 Spring Boot 自动配置类

传统的 Spring 应用中,各个组件对象的管理全部交给 Spring IoC 容器,我们需要在 application.xml 中配置多个 bean,以完成组件对象的注入。

而在 Spring Boot 中,这些配置是自动注入的,并不需要开发者配置任何一个 bean,如何实现?定义一个自动配置的类,通过加载这个类来读取各种配置信息,用来替代 XML 的配置文件,这里用到两个核心注解 @Configuration@Bean

@Configuration 注解标明该类是一个配置类,@Bean 注解表示该方法返回的对象就是一个要交给 Spring IoC 容器管理的 bean 实例。

一个 @Bean 就相当于传统的 application.xml 中配置的一组 <bean/>

2.2.1 XML 配置方式

1、实体类。

@Data
@AllArgsConstructor
public class User {
    private Integer id;
    private String name;
}

2、配置文件。

<beans>  
    <bean id="user" class="com.musk.entity.User">  
        <property name="id" value="1"></property>  
        <property name="name" value="张三"></property>   
    </bean>  
</beans>

3、获取 bean。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("application.xml");
        User user = (User) applicationContext.getBean("user");
        System.out.println(user);
    }
}

2.2.2 基于配置类的方式

1、创建配置类。

@Configuration
public class MyConfiguration {

    @Bean(name = "user")
    public User getUser(){
        return new User(1,"张三");
    }
}

2、获取 Bean。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);
        User user = (User) applicationContext.getBean("user");
        System.out.println(user);
    }
}

2.3 Spring Boot 源码解析

Spring Boot 自动装配主要完成两件事:
1、自动装置开发者自定义的业务组件(Handler、Service、Repository 等 bean)。
2、根据开发者的设置进行自动配置(比如集成 MyBatis,自动配置 DataSource、SqlSessionFactory 等 bean)。

Spring Boot 最大的特点就是可以完成自动配置,简单讲就是之前需要开发者手动配置的各种 bean,现在 Spring Boot 全部自动完成,并且是基于 JavaConfig 的形式,即用标注了 @Configuration 的类来替代 XML,Spring Boot 最核心的注解是 @SpringBootApplication

@SpringBootApplication 注解

该注解实际由 3 个核心注解组成:
1、@SpringBootConfiguration
2、@EnableAutoConfiguration
3、@ComponentScan

@SpringBootConfiguration 实际上还是使用了 @Configuration,Spring 官方推荐使用
@Configuration 配置类的形式来替代 XML 的配置方式,启动类标注了 @Configuration 注解之后,也就成为了 IoC 的配置类。

@ComponentScan 这个注解的功能是自动扫描并加载符合条件的组件(比如开发者自定义的业务组件,@Component@Repository等),可以通过 basePackages 属性来制定扫描的范围,如果不指定,默认从 @ComponentScan 所在类的 package 向下进行扫描。

@EnableAutoConfiguration 就是完成自动配置的,会根据类路径中引入的 jar 依赖为项目自动配置,比如添加了 spring-boot-starter-web 依赖,Spring Boot 就会自动添加 Spring MVC 相关 jar,并且会自动对 Spring MVC 进行配置(DispatcherServlet、ViewResolver )。

@EnableAutoConfiguration 是如何完成自动配置的呢?
核心注解是 @Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class),具体流程如下:
1、EnableAutoConfigurationImportSelector 中返回符合条件的 @Configuration 类信息。
2、@Import 通过加载 EnableAutoConfigurationImportSelector,将所有符合条件的 @Configuration 配置都加载到当前 Spring Boot 创建并使用的 IoC 容器中。
我们通过一个例子来搞清楚 @Import 的使用。

User

package org.musk.entity;

@Data
public class User {
    @Value("1")
    private Integer id;
    @Value("张三")
    private String name;
}

MyImportSelector

public class MyImportSelector implements ImportSelector {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        return new String[]{"org.musk.entity.User"};
    }
}

MyImportConfig

@Import(MyImportSelector.class)
public class MyImportConfig {
}

Test

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MyImportConfig.class);
    System.out.println(context.getBean("org.southwind.entity.User"));
  }
}

运行结果如图所示。
在这里插入图片描述
可以得出结论,Spring Boot 自动配置的类都是通过 EnableAutoConfigurationImportSelector 获取的,那么问题来了,EnableAutoConfigurationImportSelector 是如何返回 Spring Boot 所需要的 @Configuration 类呢?

这里需要使用 SpringFactoriesLoader 来完成,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。
它在这里的工作是通过 @EnableAutoConfiguration 的完整类名 org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration 作为 Key,在 META-INF/spring.factories 查找对应的一组 @Configuration 类。

通过这种方式,让 Spring Boot 读取到所有符合条件的 @Configuration 配置类,并通过反射机制实例化 bean 并加载到 IoC 容器中,这样就实现了自动配置。

2.4 分析 spring-boot-starter-web

按住Ctrl点击pom.xml中的spring-boot-starter-web,跳转到了spring-boot-starter-web的pom.xml,xml配置如下(只摘抄了部分重点配置):

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd" xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starters</artifactId>
    <version>2.2.6.RELEASE</version>
  </parent>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
  <name>Spring Boot Web Starter</name>
  <description>Starter for building web, including RESTful, applications using Spring
		MVC. Uses Tomcat as the default embedded container</description>
  <url>https://projects.spring.io/spring-boot/#/spring-boot-parent/spring-boot-starters/spring-boot-starter-web</url>
  <organization>
    <name>Pivotal Software, Inc.</name>
    <url>https://spring.io</url>
  </organization>
  <licenses>
    <license>
      <name>Apache License, Version 2.0</name>
      <url>https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0</url>
    </license>
  </licenses>
  <developers>
    <developer>
      <name>Pivotal</name>
      <email>info@pivotal.io</email>
      <organization>Pivotal Software, Inc.</organization>
      <organizationUrl>https://www.spring.io</organizationUrl>
    </developer>
  </developers>
  <scm>
    <connection>scm:git:git://github.com/spring-projects/spring-boot.git</connection>
    <developerConnection>scm:git:ssh://git@github.com/spring-projects/spring-boot.git</developerConnection>
    <url>https://github.com/spring-projects/spring-boot</url>
  </scm>
  <issueManagement>
    <system>Github</system>
    <url>https://github.com/spring-projects/spring-boot/issues</url>
  </issueManagement>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
      <version>2.2.6.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-json</artifactId>
      <version>2.2.6.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
      <version>2.2.6.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-validation</artifactId>
      <version>2.2.6.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
      <exclusions>
        <exclusion>
          <artifactId>tomcat-embed-el</artifactId>
          <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
        </exclusion>
      </exclusions>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework</groupId>
      <artifactId>spring-web</artifactId>
      <version>5.2.5.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework</groupId>
      <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
      <version>5.2.5.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>
  </dependencies>
</project>

从上面的spring-boot-starter-web的pom.xml中我们可以发现,spring-boot-starter-web就是将web开发要使用的spring-web、spring-webmvc等坐标进行了“打包”,这样我们的工程只要引入spring-boot-starter-web起步依赖的坐标就可以进行web开发了,同样体现了依赖传递的作用。

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