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SpringBoot啟動(dòng)注解分析

雖然我們?cè)谌粘ｉ_發(fā)中，Spring Boot 使用非常多，算是目前 Java 開發(fā)領(lǐng)域一個(gè)標(biāo)配了，但是小伙伴們仔細(xì)想想自己的面試經(jīng)歷，和 Spring Boot 相關(guān)的面試題都有哪些？個(gè)人感覺應(yīng)該是比較少的，Spring Boot 本質(zhì)上還是曾經(jīng) SSM 那一套，只是通過各種 starter 簡(jiǎn)化了配置而已，其他都是一模一樣的，所以 Spring Boot 中很多面試題還是得回歸到 Spring 中去解答！當(dāng)然這并不是說 Spring Boot 中沒什么可問的，Spring Boot 中其實(shí)也有一個(gè)非常經(jīng)典的面試題，那就是 Spring Boot 中的自動(dòng)化配置是怎么實(shí)現(xiàn)的？今天松哥就來和各位小伙伴聊一下這個(gè)問題。

為梅州等地區(qū)用戶提供了全套網(wǎng)頁設(shè)計(jì)制作服務(wù)，及梅州網(wǎng)站建設(shè)行業(yè)解決方案。主營業(yè)務(wù)為網(wǎng)站建設(shè)、成都網(wǎng)站建設(shè)、梅州網(wǎng)站設(shè)計(jì)，以傳統(tǒng)方式定制建設(shè)網(wǎng)站，并提供域名空間備案等一條龍服務(wù)，秉承以專業(yè)、用心的態(tài)度為用戶提供真誠的服務(wù)。我們深信只要達(dá)到每一位用戶的要求，就會(huì)得到認(rèn)可，從而選擇與我們長(zhǎng)期合作。這樣，我們也可以走得更遠(yuǎn)！

其實(shí)松哥之前和小伙伴們聊過相關(guān)的問題，不過都是零散的，沒有系統(tǒng)梳理過，之前也帶領(lǐng)小伙伴們自定義過一個(gè) starter，相信各位小伙伴對(duì)于 starter 的原理也有一定了解，所以今天這篇文章一些過于細(xì)節(jié)的內(nèi)容我就不贅述了，大家可以翻看之前的文章。

1.  @SpringBootApplication

要說 Spring Boot 的自動(dòng)化配置，那必須從項(xiàng)目的啟動(dòng)類 @SpringBootApplication 說起，這是整個(gè) Spring Boot 宇宙的起點(diǎn)，我們先來看下這個(gè)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 {

}

可以看到，@SpringBootApplication 注解組合了多個(gè)常見注解的功能，其中：

  • 前四個(gè)是元注解，這里我們不做討論。
  • 第五個(gè) @SpringBootConfiguration 是一個(gè)支持配置類的注解，這里我們也不做討論。
  • 第六個(gè) @EnableAutoConfiguration 這個(gè)注解就表示開啟自動(dòng)化配置，這是我們今天要聊得重點(diǎn)。
  • 第七個(gè) @ComponentScan 是一個(gè)包掃描注解，為什么 Spring Boot 項(xiàng)目中的 Bean 只要放對(duì)位置就會(huì)被自動(dòng)掃描到，和這個(gè)注解有關(guān)。

別看這里注解多，其實(shí)真正由 Spring Boot 提供的注解一共就兩個(gè)，分別是 @SpringBootConfiguration 和 @EnableAutoConfiguration 兩個(gè)，其他注解在 Spring Boot 出現(xiàn)之前就已經(jīng)存在多年了。

2. @EnableAutoConfiguration

接下來我們來看看 @EnableAutoConfiguration 是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化配置的。

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

}

這個(gè)注解起關(guān)鍵作用的就是兩個(gè)東西：

  • @AutoConfigurationPackage：這個(gè)表示自動(dòng)掃描各種第三方的注解，在之前的文章中松哥已經(jīng)和大家聊過這個(gè)注解的作用了，傳送門：@AutoConfigurationPackage 和 @ComponentScan 有何區(qū)別？
  • @Import 則是在導(dǎo)入 AutoConfigurationImportSelector 配置類，這個(gè)配置類里邊就是去加載各種自動(dòng)化配置類的。

3. AutoConfigurationImportSelector

AutoConfigurationImportSelector 類中的方法比較多，入口的地方則是 process 方法，所以我們這里就從 process 方法開始看起：

@Override
public void process(AnnotationMetadata annotationMetadata, DeferredImportSelector deferredImportSelector) {
 Assert.state(deferredImportSelector instanceof AutoConfigurationImportSelector,
   () -> String.format("Only %s implementations are supported, got %s",
     AutoConfigurationImportSelector.class.getSimpleName(),
     deferredImportSelector.getClass().getName()));
 AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = ((AutoConfigurationImportSelector) deferredImportSelector)
  .getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);
 this.autoConfigurationEntries.add(autoConfigurationEntry);
 for (String importClassName : autoConfigurationEntry.getConfigurations()) {
  this.entries.putIfAbsent(importClassName, annotationMetadata);
 }
}

從類名就可以看出來，跟自動(dòng)化配置相關(guān)的對(duì)象是由 AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = ((AutoConfigurationImportSelector) deferredImportSelector).getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata); 進(jìn)行加載的。

當(dāng)然這里的 getAutoConfigurationEntry 方法實(shí)際上就是當(dāng)前類提供的方法，我們來看下該方法：

protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
 if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
  return EMPTY_ENTRY;
 }
 AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
 List configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
 configurations = removeDuplicates(configurations);
 Set exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
 checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
 configurations.removeAll(exclusions);
 configurations = getConfigurationClassFilter().filter(configurations);
 fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
 return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
}

這里源碼的方法命名都做的不錯(cuò)，基本上都能做到見名知意，小伙伴們?nèi)粘ｉ_發(fā)中，應(yīng)該向這樣的命名思路看齊。接下來我們就來挨個(gè)看一下這里的關(guān)鍵方法。

3.1 isEnabled

首先調(diào)用 isEnabled 方法去判斷自動(dòng)化配置到底有沒有開啟，這個(gè)主要是因?yàn)槲覀兗皶r(shí)在項(xiàng)目中引入了 spring-boot-starter-xxx 之后，我們也可以通過在 application.properties 中配置 spring.boot.enableautoconfiguration=false 來關(guān)閉所有的自動(dòng)化配置。

相關(guān)源碼如下：

protected boolean isEnabled(AnnotationMetadata metadata) {
 if (getClass() == AutoConfigurationImportSelector.class) {
  return getEnvironment().getProperty(EnableAutoConfiguration.ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY, Boolean.class, true);
 }
 return true;
}

3.2 getCandidateConfigurations

接下來調(diào)用 getCandidateConfigurations 方法去獲取所有候選的自動(dòng)化配置類，這些候選的自動(dòng)化配置類主要來自兩個(gè)地方：

  • 在之前的自定義 starter 中松哥和大家聊過，我們需要在 claspath\:META-INF/spring.factories 中定義出來所有的自動(dòng)化配置類，這是來源一。
  • Spring Boot 自帶的自動(dòng)化配置類，這個(gè)在之前的 vhr 視頻中也和小伙伴們多次講過，Spring Boot 自帶的自動(dòng)化配置類位于 spring-boot-autoconfigure-3.0.6.jar!\META-INF\spring\org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件中。

相關(guān)源碼如下：

protected List getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
 List configurations = new ArrayList<>(
   SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), getBeanClassLoader()));
 ImportCandidates.load(AutoConfiguration.class, getBeanClassLoader()).forEach(configurations::add);
 Assert.notEmpty(configurations,
   "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories nor in META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports. If you "
     + "are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
 return configurations;
}

這里加載到的自動(dòng)化配置類的全路徑被存入到 configurations 對(duì)象中，該對(duì)象有兩個(gè)獲取的地方：

  • 調(diào)用 SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames 方法獲取，這個(gè)方法細(xì)節(jié)我就不帶大家看了，比較簡(jiǎn)單，本質(zhì)上就是去加載 META-INF/spring.factories 文件，這個(gè)文件中定義了大量的自動(dòng)化配置類的全路徑。
  • 調(diào)用 ImportCandidates.load 方法去加載，這個(gè)就是加載 spring-boot-autoconfigure-3.0.6.jar!\META-INF\spring\org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件中的自動(dòng)化配置類。

如果這兩個(gè)地方都沒有加載到任何自動(dòng)化配置類，那么就會(huì)拋出一個(gè)異常。

3.3 removeDuplicates

removeDuplicates 方法表示移除候選自動(dòng)化配置類中重復(fù)的類，移除的思路也很有意思，就用一個(gè) LinkedHashSet 中轉(zhuǎn)一下就行了，源碼如下：

protected final  List removeDuplicates(List list) {
 return new ArrayList<>(new LinkedHashSet<>(list));
}

可以看到這些源碼里有時(shí)候一些解決思路也很有意思。

3.4 getExclusions

getExclusions 方法表示需要獲取到所有被排除的自動(dòng)化配置類，這些被排除的自動(dòng)化配置類可以從三個(gè)地方獲?。?/p>

  • 當(dāng)前注解的 exclude 屬性。
  • 當(dāng)前注解的 excludeName 屬性。
  • application.properties 配置文件中的 spring.autoconfigure.exclude 屬性。

來看一下相關(guān)源碼：

protected Set getExclusions(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
 Set excluded = new LinkedHashSet<>();
 excluded.addAll(asList(attributes, "exclude"));
 excluded.addAll(asList(attributes, "excludeName"));
 excluded.addAll(getExcludeAutoConfigurationsProperty());
 return excluded;
}

跟上面講解的三點(diǎn)剛好對(duì)應(yīng)。

3.5 checkExcludedClasses

這個(gè)方法是檢查所有被排除的自動(dòng)化配置類，由于 Spring Boot 中的自動(dòng)化配置類可以自定義，并不需要統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)某一個(gè)接口或者統(tǒng)一繼承某一個(gè)類，所以在寫排除類的時(shí)候，如果寫錯(cuò)了編譯是校驗(yàn)不出來的，像下面這種：

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

由于 HelloController 并不是一個(gè)自動(dòng)化配置類，所以這樣寫項(xiàng)目啟動(dòng)的時(shí)候就會(huì)報(bào)錯(cuò)，如下：

這個(gè)異常從哪來的呢？其實(shí)就是來自 checkExcludedClasses 方法，我們來看下該方法：

private void checkExcludedClasses(List configurations, Set exclusions) {
 List invalidExcludes = new ArrayList<>(exclusions.size());
 for (String exclusion : exclusions) {
  if (ClassUtils.isPresent(exclusion, getClass().getClassLoader()) && !configurations.contains(exclusion)) {
   invalidExcludes.add(exclusion);
  }
 }
 if (!invalidExcludes.isEmpty()) {
  handleInvalidExcludes(invalidExcludes);
 }
}
protected void handleInvalidExcludes(List invalidExcludes) {
 StringBuilder message = new StringBuilder();
 for (String exclude : invalidExcludes) {
  message.append("\t- ").append(exclude).append(String.format("%n"));
 }
 throw new IllegalStateException(String.format(
   "The following classes could not be excluded because they are not auto-configuration classes:%n%s",
   message));
}

可以看到，在 checkExcludedClasses 方法中，會(huì)首先找到所有位于當(dāng)前類路徑下但是卻不包含在 configurations 中的所有被排除的自動(dòng)化配置類，由于 configurations 中的就是所有的自動(dòng)化配置類了，所以這些不存在于 configurations 中的類都是有問題的，都不是自動(dòng)化配置類，將這些有問題的類收集起來，存入到 invalidExcludes 變量中，然后再進(jìn)行額外的處理。

所謂額外的處理就是在 handleInvalidExcludes 方法中拋出異常，前面截圖中的異常就是來自這里。

3.6 removeAll

這個(gè)方法就一個(gè)任務(wù)，就是從 configurations 中移除掉那些被排除的自動(dòng)化配置類。configurations 本身就是 List 集合，exclusions 則是一個(gè) Set 集合，所以這里直接移除即可。

3.7 filter

現(xiàn)在我們已經(jīng)加載了所有的自動(dòng)化配置類了，但是這些配置類并不是都會(huì)生效，具體是否生效，還要看你的項(xiàng)目是否使用了具體的依賴。

例如，現(xiàn)在加載的自動(dòng)化配置里里邊就包含了 RedisAutoConfiguration，這個(gè)是自動(dòng)配置 Redis 的，但是由于我的項(xiàng)目中并沒有使用 Redis，所以這個(gè)自動(dòng)化配置類并不會(huì)生效。這個(gè)過程就是由 getConfigurationClassFilter().filter(configurations); 來完成的。

先說一個(gè)預(yù)備知識(shí)：

由于我們項(xiàng)目中的自動(dòng)化配置類特別多，每一個(gè)自動(dòng)化配置類都會(huì)依賴別的類，當(dāng)別的類存在時(shí)，這個(gè)自動(dòng)化配置類才會(huì)生效，這一堆互相之間的依賴關(guān)系，存在于 spring-boot-autoconfigure-3.0.6.jar!/META-INF/spring-autoconfigure-metadata.properties 文件之中，我隨便舉一個(gè)該文件中的配置：

  • org.springframework.boot.autoconfigure.amqp.RabbitAnnotationDrivenConfiguration.Cnotallow=org.springframework.amqp.rabbit.annotation.EnableRabbit 表示 RabbitAnnotationDrivenConfiguration 類要生效有一個(gè)必備條件就是當(dāng)前項(xiàng)目類路徑下要存在 org.springframework.amqp.rabbit.annotation.EnableRabbit。

我們來看看 RabbitAnnotationDrivenConfiguration 類的注解：

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnClass(EnableRabbit.class)
class RabbitAnnotationDrivenConfiguration {
}

這個(gè)類和配置文件中的內(nèi)容一致。

這個(gè)預(yù)備知識(shí)搞懂了，接下來的內(nèi)容就好理解了。

先來看 getConfigurationClassFilter 方法，這個(gè)就是獲取所有的過濾器，如下：

private ConfigurationClassFilter getConfigurationClassFilter() {
 if (this.configurationClassFilter == null) {
  List filters = getAutoConfigurationImportFilters();
  for (AutoConfigurationImportFilter filter : filters) {
   invokeAwareMethods(filter);
  }
  this.configurationClassFilter = new ConfigurationClassFilter(this.beanClassLoader, filters);
 }
 return this.configurationClassFilter;
}

可以看到，這里獲取到的過濾器都是 AutoConfigurationImportFilter 類型的，這個(gè)類型的過濾器只有三個(gè)實(shí)例，如下圖：

從這三個(gè)實(shí)例的名字中，基本上就能看出來各自的作用：

  • OnClassCondition：這個(gè)就是條件注解 @ConditionalOnClass 的判定條件，看名字就知道用來判斷當(dāng)前 classpath 下是否存在某個(gè)類。
  • OnWebApplicationCondition：這個(gè)是條件注解 ConditionalOnWebApplication 的判定條件，用來判斷當(dāng)前系統(tǒng)環(huán)境是否是一個(gè) Web 環(huán)境。
  • OnBeanCondition：這個(gè)是條件注解 @ConditionalOnBean 的判定條件，就是判斷當(dāng)前系統(tǒng)下是否存在某個(gè) Bean。

這里獲取到的三個(gè) AutoConfigurationImportFilter 過濾器其實(shí)就是上面這三個(gè)。接下來執(zhí)行 filter 方法，如下：

List filter(List configurations) {
 long startTime = System.nanoTime();
 String[] candidates = StringUtils.toStringArray(configurations);
 boolean skipped = false;
 for (AutoConfigurationImportFilter filter : this.filters) {
  boolean[] match = filter.match(candidates, this.autoConfigurationMetadata);
  for (int i = 0; i < match.length; i++) {
   if (!match[i]) {
    candidates[i] = null;
    skipped = true;
   }
  }
 }
 if (!skipped) {
  return configurations;
 }
 List result = new ArrayList<>(candidates.length);
 for (String candidate : candidates) {
  if (candidate != null) {
   result.add(candidate);
  }
 }
 return result;
}

這里就是遍歷這三個(gè)過濾器，然后分別調(diào)用各自的 match 方法和 144 個(gè)自動(dòng)化配置類進(jìn)行匹配，如果這些自動(dòng)化配置類所需要的條件得到滿足，則 match 數(shù)組對(duì)應(yīng)的位置就為 true，否則就為 false。

然后遍歷 match 數(shù)組，將不滿足條件的自動(dòng)化配置類置為 null，最后再把這些 null 移除掉。

這樣就獲取到了我們需要進(jìn)行自動(dòng)化配置的類了。

最后一句 fireAutoConfigurationImportEvents 則是觸發(fā)自動(dòng)化配置類導(dǎo)入事件，這個(gè)沒啥好說的～

當(dāng)這些自動(dòng)化配置類加載進(jìn)來之后，接下來就是各種條件注解來決定這些配置類是否生效了，這些都比較簡(jiǎn)單了，之前在 vhr 種也和小伙伴們講過多次了，這里就不再啰嗦了~


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