2024-12-16  阅读(9)
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回答

Spring Boot 的自动配置核心是基于条件化配置来实现的。通过注解 @EnableAutoConfiguration ,Spring Boot 可以扫描并加载相关的自动配置类,这些类会根据当前上下文中的条件来决定是否生效。

核心机制是通过条件注解(如 @ConditionalOnClass@ConditionalOnMissingBean)配合 META-INF/spring.factories 文件中的配置,完成 Bean 的动态加载。简单来说,就是通过查看当前环境和依赖的情况,动态地为应用配置必要的 Bean,而不需要手动去定义。

打个比方,就是说 Spring Boot 的自动配置就像一个智能助手,能根据我们给出的提示(比如引入的依赖或者设置的配置)自动完成大部分繁琐的配置工作,这极大地提升了我们的开发效率。

详解

Spring Boot 是如何实现自动装配机制的

我们先看 Spring Boot 的核心注解 @SpringBootApplication

@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 {
  //...
}

这里我们可以把 @SpringBootApplication 看做是 Configuration@EnableAutoConfiguration@ComponentScan 注解的集合,三个注解的作用如下:

  • @EnableAutoConfiguration:启用 SpringBoot 的自动配置机制,它会根据应用程序的依赖关系和当前环境,自动注册所需的 Bean。
  • @Configuration:允许在上下文中注册额外的 bean 或导入其他配置类
  • @ComponentScan:该注解用于启用组件扫描,以便 Spring Boot 可以自动发现和注册标有 @Component@Service@Repository@Controller 注解的类。

所以,@EnableAutoConfiguration 是实现自动装配机制的核心,我们直接看:

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

  String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

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

  String[] excludeName() default {};

}

使用 @Import 导入 AutoConfigurationImportSelector,所以我们需要进入 AutoConfigurationImportSelector

关于 @Import 注解,请看面试题:知道 Spring 中@lmport 注解的作用吗?

AutoConfigurationImportSelector 是 Spring Boot 实现自动注解的核心组件,它用于从 META-INF/spring.factories 文件中加载自动配置类,并将这些配置类引入到 Spring 应用上下文中。

注: 在 Spring Boot 2.7 版本后,spring.factories 方式已经被标记为废弃,SpringBoot 2.7 版本后建议使用新的配置文件:/META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 。 但是,加载的时候,会同时加载这两个文件。

AutoConfigurationImportSelector 定义如下:

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

实现的接口看着挺多,其实就两类,一个是 DeferredImportSelector,一个是 XxxAware 类接口。关于 XxxAware 类接口请看面试题:使用过 Spring 中的 Aware 接口吗?它的作用是什么?

这里我们重点分析 DeferredImportSelector,所以直接看 selectImports()

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
  // 判断自动装配开关是否已打开
  if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
    return NO_IMPORTS;
  }
  AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);
  return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
}

这个方法很好理解,就是先判断自动装配开关是否已打开,如果打开了就获取所有需要自动装配的 Bean 的类全限定名,并封装为一个数组返回,getAutoConfigurationEntry() 是获取的:

protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
  if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
    return EMPTY_ENTRY;
  }
  // 获取 @EnableAutoConfiguration 中的 exclude 和 excludeName
  AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
  // 获取自动装配 Bean 的类全限定名
  List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
  // 过滤
  configurations = removeDuplicates(configurations);
  Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
  checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
  configurations.removeAll(exclusions);
  configurations = getConfigurationClassFilter().filter(configurations);
  fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
  return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
}

首先调用 getAttributes() 获取 @EnableAutoConfiguration 中的 excludeexcludeName,然后调用 getCandidateConfigurations() 获取所有需要自动装配的类全限定名,然后就是过滤。所以核心就是 getCandidateConfigurations(),我们一路跟踪会跟踪到 SpringFactoriesLoader#loadSpringFactories()

private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(ClassLoader classLoader) {
  Map<String, List<String>> result = cache.get(classLoader);
  if (result != null) {
    return result;
  }

  result = new HashMap<>();
  try {
    // 从 META-INF/spring.factories 加载资源数据
    Enumeration<URL> urls = classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION);
    while (urls.hasMoreElements()) {
      // 加载
    }

    // Replace all lists with unmodifiable lists containing unique elements
    result.replaceAll((factoryType, implementations) -> implementations.stream().distinct()
        .collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), Collections::unmodifiableList)));
    cache.put(classLoader, result);
  }
  catch (IOException ex) {
    throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
        FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
  }
  return result;
}

FACTORIES_RESOURCE_LOCATION 定义如下:

public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";

我们去包下面看下:

点开这个文件内容会非常多,大明哥只列几个常见的:

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisReactiveAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisRepositoriesAutoConfiguration,\
//...
org.springframework.boot.autoconfigure.jackson.JacksonAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.JdbcTemplateAutoConfiguration,\
//...
org.springframework.boot.autoconfigure.kafka.KafkaAutoConfiguration,\
//...
org.springframework.boot.autoconfigure.orm.jpa.HibernateJpaAutoConfiguration,\

获取后就会执行过滤,大明哥的网站最终的结果是:

selectImports() 将这些内容封装成一个数组返回后,Spring 容器会将这些内容加载为 Bean,但是他们能否真的被加载成功,还得依赖 @Condition 。以 RedisAutoConfiguration 为例:

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnClass(RedisOperations.class)
@EnableConfigurationProperties(RedisProperties.class)
@Import({ LettuceConnectionConfiguration.class, JedisConnectionConfiguration.class })
public class RedisAutoConfiguration {

  @Bean
  @ConditionalOnMissingBean(name = "redisTemplate")
  @ConditionalOnSingleCandidate(RedisConnectionFactory.class)
  public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
    RedisTemplate<Object, Object> template = new RedisTemplate<>();
    template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
    return template;
  }

  @Bean
  @ConditionalOnMissingBean
  @ConditionalOnSingleCandidate(RedisConnectionFactory.class)
  public StringRedisTemplate stringRedisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
    StringRedisTemplate template = new StringRedisTemplate();
    template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
    return template;
  }

}

这里有诸多 @Conditional 相关的注解,大明哥一一解释下:

  • @ConditionalOnClass(RedisOperations.class):只有当类 RedisOperations 存在时才会加载 RedisAutoConfiguration。如果我们在应用中没有引入 Redis 相关的依赖,则 RedisAutoConfiguration 是不会被加载的。
  • @ConditionalOnMissingBean(name = "redisTemplate"):只有当 redisTemplate 这个 Bean 不存在时才会加载 RedisTemplate。它避免了 redisTemplate 被重复加载。
  • @ConditionalOnSingleCandidate(RedisConnectionFactory.class):只有当容器中存在且只有一个类型为 RedisConnectionFactory 的 Bean 时才会被记载,它确保了 RedisConnectionFactory 的唯一性。

这三个 @Conditional 相关注解保证了我们需要首先有 Redis 的相关依赖,同时我们也没有自定义 RedisTemplate 且存在唯一的 RedisConnectionFactory,则 Spring Boot 自动装配这个默认的 Bean,并加载 redisTemplate Bean。


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