SpringBoot學習路徑二--Spring Boot自動配置原理深度解析

????????SpringBoot最核心的功能就是自動裝配,Starter作為SpringBoot的核心功能之一,基于自動配置代碼提供了自動配置模塊及依賴的能力,讓軟件集成變得簡單、易用。使用SpringBoot時,我們只需引I人對應的Starter,SpringBoot啟動時便會自動加載相關依賴,集成相關功能,這便是SpringBoot的自動裝配功能。
簡單概括其自動配置的原理:由@SpringBootAppliction組合注解中的@EnableAutoConfiguration注解開啟自動配置,加載spring.factories文件中注冊的各種默認定義的XxxAutoConfiguration配置類,并且該類可指定@Conditional條件注解,當其@Conditional條件注解生效時,實例化該配置類中定義的Bean,并注入Spring上下文。

一、自動配置核心機制

1. @SpringBootApplication注解

自動配置的入口是@SpringBootApplication注解,它實際上是一個復合注解:

@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 {// ...
}

其中最關鍵的是@EnableAutoConfiguration注解。

2. @EnableAutoConfiguration注解

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {// ...
}

這個注解通過@Import導入了AutoConfigurationImportSelector類,這是自動配置的核心實現類。

二、自動配置核心流程

1. AutoConfigurationImportSelector

AutoConfigurationImportSelector實現了DeferredImportSelector接口,它的核心方法是selectImports()

@Override
public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {if (!isEnabled(annotationMetadata)) {return NO_IMPORTS;}AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
}

關鍵調用鏈:

  1. getAutoConfigurationEntry()

  2. getCandidateConfigurations()

  3. loadFactoryNames()

  4. loadSpringFactories()

2. 加載自動配置類

loadSpringFactories()方法中,會從META-INF/spring.factories文件中加載配置:

private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {// ...Enumeration<URL> urls = (classLoader != null ?classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION);// ...
}

FACTORIES_RESOURCE_LOCATION常量的值為"META-INF/spring.factories"

3. spring.factories文件

以spring-boot-autoconfigure模塊為例,它的META-INF/spring.factories文件中定義了大量的自動配置類:

# Auto Configure
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.aop.AopAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.amqp.RabbitAutoConfiguration,\
...

三、條件化自動配置

Spring Boot自動配置的核心思想是"條件化配置",通過一系列@Conditional注解實現。

1. 常用條件注解

  • @ConditionalOnClass:類路徑下存在指定類時生效

  • @ConditionalOnMissingClass:類路徑下不存在指定類時生效

  • @ConditionalOnBean:容器中存在指定Bean時生效

  • @ConditionalOnMissingBean:容器中不存在指定Bean時生效

  • @ConditionalOnProperty:配置文件中存在指定屬性時生效

  • @ConditionalOnResource:類路徑下存在指定資源時生效

  • @ConditionalOnWebApplication:是Web應用時生效

  • @ConditionalOnNotWebApplication:不是Web應用時生效

2. 條件注解實現原理

@ConditionalOnClass為例,其實現類是OnClassCondition

@Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
class OnClassCondition extends FilteringSpringBootCondition {@Overrideprotected final ConditionOutcome[] getOutcomes(String[] autoConfigurationClasses,AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata) {// ...ConditionOutcome outcome = getOutcome(metadata);// ...}private ConditionOutcome getOutcome(ConditionMetadata metadata) {// 檢查類是否存在ClassLoader classLoader = getClass().getClassLoader();String[] onClasses = metadata.getConditionalOnClass();for (String onClass : onClasses) {if (!ClassUtils.isPresent(onClass, classLoader)) {return ConditionOutcome.noMatch(ConditionMessage.forCondition(ConditionalOnClass.class).didNotFind("required class").items(Style.QUOTE, onClass));}}return null;}
}

四、自動配置執行流程

  1. 啟動階段

    • SpringApplication.run()啟動應用

    • 調用refreshContext()刷新應用上下文

  2. 配置類解析

    • ConfigurationClassPostProcessor處理所有配置類

    • 解析@SpringBootApplication和@EnableAutoConfiguration

  3. 自動配置類加載

    • AutoConfigurationImportSelector加載spring.factories中的配置類

    • 過濾掉不滿足條件的配置類

  4. Bean定義注冊

    • 將篩選后的自動配置類注冊為Bean定義

    • 后續由Spring容器實例化這些Bean

五、自動配置示例分析

以DataSourceAutoConfiguration為例:

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnClass({ DataSource.class, EmbeddedDatabaseType.class })
@ConditionalOnMissingBean(type = "io.r2dbc.spi.ConnectionFactory")
@EnableConfigurationProperties(DataSourceProperties.class)
@Import({ DataSourcePoolMetadataProvidersConfiguration.class, DataSourceInitializationConfiguration.class })
public class DataSourceAutoConfiguration {@Configuration(proxyBeanMethods = false)@Conditional(EmbeddedDatabaseCondition.class)@ConditionalOnMissingBean({ DataSource.class, XADataSource.class })@Import(EmbeddedDataSourceConfiguration.class)protected static class EmbeddedDatabaseConfiguration {}@Configuration(proxyBeanMethods = false)@Conditional(PooledDataSourceCondition.class)@ConditionalOnMissingBean({ DataSource.class, XADataSource.class })@Import({ DataSourceConfiguration.Hikari.class, DataSourceConfiguration.Tomcat.class,DataSourceConfiguration.Dbcp2.class,DataSourceConfiguration.Generic.class,DataSourceJmxConfiguration.class })protected static class PooledDataSourceConfiguration {}// ...
}

這個自動配置類展示了典型的條件化配置:

  1. 只有在類路徑下存在DataSource和EmbeddedDatabaseType時才生效

  2. 容器中沒有ConnectionFactory時才生效

  3. 根據不同的條件導入不同的配置

六、自動配置調試技巧

  1. 查看生效的自動配置
    在application.properties中添加:

    debug=true

    啟動時會輸出所有自動配置類的評估結果。

  2. 排除特定自動配置

    @SpringBootApplication(exclude = {DataSourceAutoConfiguration.class})
  3. 查看自動配置條件
    通過/actuator/conditions端點(需要actuator依賴)可以查看詳細的自動配置條件評估報告。

七、自定義自動配置

  1. 創建META-INF/spring.factories文件

  2. 定義自己的自動配置類

  3. 使用合適的條件注解

@Configuration
@ConditionalOnClass(MyService.class)
@EnableConfigurationProperties(MyServiceProperties.class)
public class MyServiceAutoConfiguration {@Bean@ConditionalOnMissingBeanpublic MyService myService(MyServiceProperties properties) {return new MyService(properties);}
}

spring.factories中注冊:

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.example.MyServiceAutoConfiguration

八、自動配置的底層原理總結

  1. SPI機制:通過META-INF/spring.factories實現擴展點加載

  2. 條件評估:通過Condition接口實現條件化配置

  3. 延遲加載:通過DeferredImportSelector實現配置類的延遲處理

  4. 配置優先級:通過@AutoConfigureOrder@Order控制配置順序

Spring Boot的自動配置機制通過這種靈活的條件化方式,既保證了"約定優于配置"的便利性,又提供了足夠的靈活性來覆蓋默認行為。

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