SpringBoot自动装配原理

什么是 SpringBoot 自动装配？

现在提到自动装配的时候，一般会和 Spring Boot 联系在一起。但是，实际上 Spring Framework 早就实现了这个功能。Spring Boot 只是在其基础上，通过 SPI 的方式，做了进一步优化。

SpringBoot 定义了一套接口规范，这套规范规定：SpringBoot 在启动时会扫描外部引用 jar 包中的META-INF/spring.factories文件，将文件中配置的类型信息加载到 Spring 容器（此处涉及到 JVM 类加载机制与 Spring 的容器知识），并执行类中定义的各种操作。对于外部 jar 来说，只需要按照 SpringBoot 定义的标准，就能将自己的功能装置进 SpringBoot。

没有 Spring Boot 的情况下，如果需要引入第三方依赖，需要手动配置，非常麻烦。但是，Spring Boot 中，我们直接引入一个 starter 即可。比如你想要在项目中使用 redis 的话，直接在项目中引入对应的 starter 即可。

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

引入 starter 之后，通过少量注解和一些简单的配置就能使用第三方组件提供的功能了。在我看来，自动装配可以简单理解为：通过注解或者一些简单的配置就能在 Spring Boot 的帮助下实现某块功能。

SpringBoot 是如何实现自动装配的？

我们先看一下 SpringBoot 的核心注解 SpringBootApplication 。

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
<1.>@SpringBootConfiguration
<2.>@ComponentScan
<3.>@EnableAutoConfiguration
public @interface SpringBootApplication {

}

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration //实际上它也是一个配置类
public @interface SpringBootConfiguration {
}

大概可以把 @SpringBootApplication看作是 @Configuration、@EnableAutoConfiguration、@ComponentScan 注解的集合。根据 SpringBoot 官网，这三个注解的作用分别是：

@EnableAutoConfiguration：启用 SpringBoot 的自动配置机制；
@Configuration：允许在上下文中注册额外的 bean 或导入其他配置类；
@ComponentScan：扫描被@Component (@Service,@Controller)注解的 bean，注解默认会扫描启动类所在的包下所有的类，可以自定义不扫描某些 bean。如下图所示，容器中将排除TypeExcludeFilter和AutoConfigurationExcludeFilter。

@EnableAutoConfiguration 是实现自动装配的重要注解，我们以这个注解入手。

@EnableAutoConfiguration：实现自动装配的核心注解

EnableAutoConfiguration 只是一个简单地注解，自动装配核心功能的实现实际是通过 AutoConfigurationImportSelector类。

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage //作用：将main包下的所有组件注册到容器中
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class}) //加载自动装配类 xxxAutoconfiguration
public @interface EnableAutoConfiguration {
    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

    Class<?>[] exclude() default {};

    String[] excludeName() default {};
}

我们现在重点分析下AutoConfigurationImportSelector 类到底做了什么？

AutoConfigurationImportSelector：加载自动装配类

AutoConfigurationImportSelector类的继承体系如下：

public class AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector, BeanClassLoaderAware, ResourceLoaderAware, BeanFactoryAware, EnvironmentAware, Ordered {

}

public interface DeferredImportSelector extends ImportSelector {

}

public interface ImportSelector {
    String[] selectImports(AnnotationMetadata var1);
}

可以看出，AutoConfigurationImportSelector 类实现了 ImportSelector接口，也就实现了这个接口中的 selectImports方法，该方法主要用于获取所有符合条件的类的全限定类名，这些类需要被加载到 IoC 容器中。

private static final String[] NO_IMPORTS = new String[0];

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        // <1>.判断自动装配开关是否打开
        if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
            return NO_IMPORTS;
        } else {
          //<2>.获取所有需要装配的bean
            AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);
            AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = this.getAutoConfigurationEntry(autoConfigurationMetadata, annotationMetadata);
            return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
        }
    }

这里我们需要重点关注一下getAutoConfigurationEntry()方法，这个方法主要负责加载自动配置类的。

该方法调用链如下：

现在我们结合getAutoConfigurationEntry()的源码来详细分析一下：

private static final AutoConfigurationEntry EMPTY_ENTRY = new AutoConfigurationEntry();

AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata, AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        //<1>.
        if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
            return EMPTY_ENTRY;
        } else {
            //<2>.
            AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);
            //<3>.
            List<String> configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
            //<4>.
            configurations = this.removeDuplicates(configurations);
            Set<String> exclusions = this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);
            this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
            configurations.removeAll(exclusions);
            configurations = this.filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
            this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
            return new AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
        }
    }

第 1 步

判断自动装配开关是否打开。默认spring.boot.enableautoconfiguration=true，可在 application.properties 或 application.yml 中设置。

第 2 步

用于获取EnableAutoConfiguration注解中的 exclude 和 excludeName。

第 3 步

获取需要自动装配的所有配置类，读取META-INF/spring.factories

1	spring-boot/spring-boot-project/spring-boot-autoconfigure/src/main/resources/META-INF/spring.factories

从上图可以看到这个文件的配置内容都被我们读取到了。XXXAutoConfiguration的作用就是按需加载组件。

不光是这个依赖下的META-INF/spring.factories被读取到，所有 Spring Boot Starter 下的META-INF/spring.factories都会被读取到。

第 4 步

到这里可能面试官会问你:“spring.factories中这么多配置，每次启动都要全部加载么？”。很明显，这是不现实的。debug 到后面你会发现，configurations 的值变小了。

因为，这一步又经历了一遍筛选，@ConditionalOnXXX 中的所有条件都满足，该类才会生效。

@Configuration
// 检查相关的类：RabbitTemplate 和 Channel是否存在
// 存在才会加载
@ConditionalOnClass({ RabbitTemplate.class, Channel.class })
@EnableConfigurationProperties(RabbitProperties.class)
@Import(RabbitAnnotationDrivenConfiguration.class)
public class RabbitAutoConfiguration {
}

Spring Boot 提供的条件注解：

@ConditionalOnBean：当容器里有指定 Bean 的条件下
@ConditionalOnMissingBean：当容器里没有指定 Bean 的情况下
@ConditionalOnSingleCandidate：当指定 Bean 在容器中只有一个，或者虽然有多个但是指定首选 Bean
@ConditionalOnClass：当类路径下有指定类的条件下
@ConditionalOnMissingClass：当类路径下没有指定类的条件下
@ConditionalOnProperty：指定的属性是否有指定的值
@ConditionalOnResource：类路径是否有指定的值
@ConditionalOnExpression：基于 SpEL 表达式作为判断条件
@ConditionalOnJava：基于 Java 版本作为判断条件
@ConditionalOnJndi：在 JNDI 存在的条件下差在指定的位置
@ConditionalOnNotWebApplication：当前项目不是 Web 项目的条件下
@ConditionalOnWebApplication：当前项目是 Web 项目的条件下

如何实现一个 Starter

光说不练假把式，现在就来撸一个 starter，实现自定义线程池。

第一步，创建threadpool-spring-boot-starter工程：

第二步，引入 Spring Boot 相关依赖：

第三步，创建ThreadPoolAutoConfiguration：

第四步，在threadpool-spring-boot-starter工程的 resources 包下创建META-INF/spring.factories文件：

最后新建工程引入threadpool-spring-boot-starter：

测试通过！！！

总结

Spring Boot 通过@EnableAutoConfiguration开启自动装配，通过 SpringFactoriesLoader 最终加载META-INF/spring.factories中的自动配置类实现自动装配，自动配置类其实就是通过@Conditional按需加载的配置类，想要其生效必须引入spring-boot-starter-xxx包实现起步依赖。