Java Springboot自动装配原理详解

目录

• Debug路线图
• 让我们从run说起
• 归属
• 小结
• run
• 再说说注解
• 总结

Debug路线图

说多都是泪，大家看图。

让我们从run说起

用了这么多年的的Springboot，这个 run() 方法到底做了些什么事呢？

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

归属

run() 方法归属于 SpringApplication.class 对象，所以在调用run() 方法前，需要先实例化 SpringApplication.class 对象：

	public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {
		return new SpringApplication(primarySources).run(args);
	}

SpringApplication.class 对象实例化时，都做了些什么事呢？

这里主要看需要注意两个方法：①getSpringFactoriesInstances() 和 ②deduceMainApplicationClass()

/**
 * 实例化时，实际调用的构造方法
 */
public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
		this.resourceLoader = resourceLoader;
		Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
		this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
		// 这里将spring.
		this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
		this.bootstrapRegistryInitializers = getBootstrapRegistryInitializersFromSpringFactories();
		// 设置初始化器
		setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
		// 设置监听器
		setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
		this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
	}

①getSpringFactoriesInstances()方法主要加载整个应用程序中的 spring.factories 文件，将文件的内容放到缓存对象中，方便后续获取使用。

private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(ClassLoader classLoader) {
		// 初次加载，cache中获取不到数据，所以为null
		Map<String, List<String>> result = cache.get(classLoader);
		if (result != null) {
			return result;
		}
		result = new HashMap<>();
		try {
			// FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories"，这个配置类眼熟吧
			// 加载配置类
			Enumeration<URL> urls = classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION);
			while (urls.hasMoreElements()) {
				URL url = urls.nextElement();
				UrlResource resource = new UrlResource(url);
				// 这里加载资源
				Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
				for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) {
					String factoryTypeName = ((String) entry.getKey()).trim();
					String[] factoryImplementationNames =
							StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue());
					for (String factoryImplementationName : factoryImplementationNames) {
						result.computeIfAbsent(factoryTypeName, key -> new ArrayList<>())
								.add(factoryImplementationName.trim());
					}
				}
			}
			// Replace all lists with unmodifiable lists containing unique elements
			result.replaceAll((factoryType, implementations) -> implementations.stream().distinct()
					.collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), Collections::unmodifiableList)));
			// 这里将获取到资源放入cache中
			cache.put(classLoader, result);
		}
		catch (IOException ex) {
			throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
					FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
		}
		return result;
	}

②deduceMainApplicationClass() 方法返回了启动类的类信息：

小结

实例化SpringApplication.class 对象完成了两件事：

1.加载整个应用程序中的 spring.factories 文件，将文件的内容放到缓存对象中，方便后续获取使用。

2.返回了启动类的类信息。

run

有了SpringApplication.class 对象实例对象，接下来就可以调用run() 方法。

在run() 方法中，我们主要关注两个方法prepareContext() 和 refreshContext()

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
// 省略部分代码
	try {
		prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
		refreshContext(context);
	}
// 省略部分代码

prepareContext()方法准备上下文环境，通过调用load()方法加载启动类，为获取启动类上的注解做准备；

private void load(Class<?> source) {
		if (isGroovyPresent() && GroovyBeanDefinitionSource.class.isAssignableFrom(source)) {
			// Any GroovyLoaders added in beans{} DSL can contribute beans here
			GroovyBeanDefinitionSource loader = BeanUtils.instantiateClass(source, GroovyBeanDefinitionSource.class);
			((GroovyBeanDefinitionReader) this.groovyReader).beans(loader.getBeans());
		}
		// 这里会判断启动类不是一个groovy闭包也不是一个匿名类
		if (isEligible(source)) {
			// 注册读取启动类的注解信息
			// 注意，这里将启动类型注册为AnnotatedBeanDefinition类型，后面parse()解析时会用到。
			this.annotatedReader.register(source);
		}
	}

refreshContext() 方法最终调用了AbstractApplicationContext.class 类的 refresh()，这里相信看过spring源码的小伙伴都很熟悉 refresh() 这个方法。

自动装配操作的主战场主要是在 ①invokeBeanFactoryPostProcessors() 方法，①调用了②invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors() 方法，②调用了ConfigurationClassPostProcessor.class 的③postProcessBeanDefinitionRegistry()方法，③调用了 ④processConfigBeanDefinitions() 方法；

④ processConfigBeanDefinitions() 方法中：

public void processConfigBeanDefinitions(BeanDefinitionRegistry registry) {
		List<BeanDefinitionHolder> configCandidates = new ArrayList<>();
		String[] candidateNames = registry.getBeanDefinitionNames();
		// 这里会循环匹配到启动类，并且添加到上面的configCandidates集合中。
		for (String beanName : candidateNames) {
			BeanDefinition beanDef = registry.getBeanDefinition(beanName);
			if (beanDef.getAttribute(ConfigurationClassUtils.CONFIGURATION_CLASS_ATTRIBUTE) != null) {
				if (logger.isDebugEnabled()) {
					logger.debug("Bean definition has already been processed as a configuration class: " + beanDef);
				}
			}
			else if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(beanDef, this.metadataReaderFactory)) {
				configCandidates.add(new BeanDefinitionHolder(beanDef, beanName));
			}
		}
		
		// ...
		
		// 解析每一个标注了@Configuration注解的类，启动类上的@SpringBootApplication就包含了@Configuration注解
		ConfigurationClassParser parser = new ConfigurationClassParser(
				this.metadataReaderFactory, this.problemReporter, this.environment,
				this.resourceLoader, this.componentScanBeanNameGenerator, registry);
				Set<BeanDefinitionHolder> candidates = new LinkedHashSet<>(configCandidates);
		Set<ConfigurationClass> alreadyParsed = new HashSet<>(configCandidates.size());
		do {
			StartupStep processConfig = this.applicationStartup.start("spring.context.config-classes.parse");
			// 开始解析
			parser.parse(candidates);
			parser.validate();
	}
		// ============ 分割线 =================
/**
 * 为了方便阅读，这里将parse()方法接入
 */
public void parse(Set<BeanDefinitionHolder> configCandidates) {
		for (BeanDefinitionHolder holder : configCandidates) {
			BeanDefinition bd = holder.getBeanDefinition();
			try {
				// 在前面prepareContext()方法中的load()方法中已经说过，所以这会进入这个判断解析
				if (bd instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
					parse(((AnnotatedBeanDefinition) bd).getMetadata(), holder.getBeanName());
				}	
		// ...
		}
		// 注意！！这里，parse()解析完成后，会回到这里执行process()方法；
		this.deferredImportSelectorHandler.process();
	}

进入判断后parse()方法会接着调用 ①processConfigurationClass()方法，①调用②doProcessConfigurationClass()方法；

②doProcessConfigurationClass()中又开始对注解进行进一步的解析，包括@PropertySource、@ComponentScan、@Import（咱们看这个）、@ImportResource、@Bean，解析之前，会通过getImports()方法调用collectImports()方法，统计出被@Import标注的类型信息；

	protected final SourceClass doProcessConfigurationClass(
			ConfigurationClass configClass, SourceClass sourceClass, Predicate<String> filter)
			throws IOException {
		// ...
		// Process any @Import annotations
		processImports(configClass, sourceClass, getImports(sourceClass), filter, true);
		// ...
// ============ 分割线 =================
private Set<SourceClass> getImports(SourceClass sourceClass) throws IOException {
		Set<SourceClass> imports = new LinkedHashSet<>();
		Set<SourceClass> visited = new LinkedHashSet<>();
		collectImports(sourceClass, imports, visited);
		return imports;
	}
private void collectImports(SourceClass sourceClass, Set<SourceClass> imports, Set<SourceClass> visited)
			throws IOException {

		if (visited.add(sourceClass)) {
			for (SourceClass annotation : sourceClass.getAnnotations()) {
				String annName = annotation.getMetadata().getClassName();
				if (!annName.equals(Import.class.getName())) {
					// 注意看这里，自调用递归查询
					collectImports(annotation, imports, visited);
				}
			}
			imports.addAll(sourceClass.getAnnotationAttributes(Import.class.getName(), "value"));
		}
	}
}

getImports() 方法查询结果展示：

当parse()方法解析完成 @Import 注解后（这里忘记的小伙伴，可看看上面的parse()方法，我有代码注释），接着开始调用①process()方法，①中调用②processGroupImports()方法，②中接着调用 ③grouping.getImports()方法，③调用DeferredImportSelector.Group 接口的 ④process()方法，这里我们看它的实现类 AutoConfigurationImportSelector.class 实现的 ④process()方法（这里需要留意一下，一会还会回来用到），④调用了 ⑤getAutoConfigurationEntry()，⑤中调用了⑥getCandidateConfigurations() 方法；

重点来了：经过上面的一系列方法调用，终于来到这个方法，相信大家在许多博客里都又看到过 ⑥getCandidateConfigurations() 这个方法，但又没有说清楚具体是怎么调用到这个方法的，只是说了这个类会得到待配置的class的类名集合等等；

在⑥这个方法中，显示通过 ⑦getSpringFactoriesLoaderFactoryClass() 这个方法返回了一个EnableAutoConfiguration.class 注解对象，然后又通过调用 ⑧loadFactoryNames()，⑧又调用了 ⑨loadSpringFactories()；

⑧⑨方法看着是不是比较眼熟？ 是的，我们在初始化SpringApplication对象时，曾调用过这两个方法，在调用⑨时，将 spring.factories 文件的内容放到cache缓存对象中。

@Override
protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
		// getSpringFactoriesLoaderFactoryClass()这个方法返回了一个EnableAutoConfiguration.class注解对象
		List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(),
				getBeanClassLoader());
		Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you "
				+ "are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
		return configurations;
}

protected Class<?> getSpringFactoriesLoaderFactoryClass() {
		return EnableAutoConfiguration.class;
}
// ===========================分割线===========================
private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(ClassLoader classLoader) {
		Map<String, List<String>> result = cache.get(classLoader);
		if (result != null) {
			return result;
		}
	// ...

此时的cache对象中存在EnableAutoConfiguration对象，size=131个：

这131个就是 spring.factories 文件中的自动装配配置项：

当然，这里面有许多我们没有用到类信息也被装配了进来，这里不要着急接着往下看，装配完成后回到了⑤getAutoConfigurationEntry()方法中，且返回了一个List< String>的一个配置类信息集合，接着又做了些什么事？

从上图可以看出，131个配置信息，经过过滤移除后，最终变成13个需要使用的，拿到最终配置信息，（愣着干嘛，赶紧撒花呀！），到这里自动装配过程基本上就结束了。

这里的结束是指自动装配过程结束，也就是我们 refresh()中的invokeBeanFactoryPostProcessors() 方法执行结束，当然这个方法还做很多别的事，但是本文只关注自动装配相关，完成此方法后并不表示类就已经实例化完成，这里只是将类信息装配到了spring容器中，后续会有别的方法完成类的实例化。（实例化看它：finishBeanFactoryInitialization()）

再说说注解

@SpringBootApplication 是的没错，这个注解大家都熟悉，springboot 项目启动类上都有：

@SpringBootApplication 中包含了两个注解：

• @EnableAutoConfiguration（重点）：启用 SpringBoot 的自动配置机制；
• @ComponentScan： 扫描被@Component (@Service,@Controller)注解的 bean，注解默认会扫描该类所在的包下所有的类；
• @SpringBootConfiguration：允许在上下文中注册额外的 bean 或导入其他配置类；

三个注解中，自动装配的核心 @EnableAutoConfiguration 就是这个注解：

@EnableAutoConfiguration 注解通过 Spring 提供的 @Import 注解导入了 AutoConfigurationImportSelector.class类（@Import 注解可以导入配置类或者 Bean 到当前类中），这个类的作用在上也说过（获取spring.factories文件中待配置的class的类名集合）。

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注自由互联的更多内容！