SpringBoot 自动装配原理及源码解析

目录

一、引言

二、什么是 Spring Boot 的自动装配

三、自动装配的核心注解解析

3.1 @SpringBootApplication 注解

（1）@SpringBootConfiguration：

（2）@EnableAutoConfiguration：

（3）@ComponentScan：

3.2 条件装配（@Conditional 系列注解）

示例：DataSourceAutoConfiguration

四、自动配置的工作流程

五、SpringBoot 自动装配的实际案例

六、好处

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一、引言

        在 Java 开发领域，Spring Boot 占据着重要地位，其自动装配机制对传统开发模式产生了巨大变革。过去，传统 Spring 项目配置繁杂，极易出现版本冲突与配置错误，耗费开发者大量精力。而 Spring Boot 引入自动装配功能后，项目近乎可 “零配置” 启动，开发者能将主要精力集中于业务逻辑的实现，极大提高了开发效率。接下来，我们深入剖析 Spring Boot 自动装配背后的原理。

二、什么是 Spring Boot 的自动装配

        Spring Boot 自动装配是一套智能且高效的依赖注入与配置协调系统，遵循 “约定优于配置” 的原则。在项目启动阶段，它能够自动识别类路径下的各类组件及配置信息，并依据预先设定的精细规则完成装配任务。

三、自动装配的核心注解解析

3.1 @SpringBootApplication 注解

自动配置的起点通常是 @SpringBootApplication 注解，它是一个组合注解，包含了三个重要注解。

@SpringBootApplication
public class SpringBootDemo1031Application {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringBootDemo1031Application.class, args);}
}

（1）@SpringBootConfiguration：

本质等同于@Configuration，为自动装配的配置环节搭建基础框架，保障配置步骤有序进行

（2）@EnableAutoConfiguration：

@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 {};
}

        它是是自动配置的核心，通过@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)引入AutoConfigurationImportSelector。

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类名，这些类需要被加载到IOC容器中。 

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {// 1.检查是否启用自动配置if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {return NO_IMPORTS;} else {// 2.获取所有需要装配的beanAutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = this.getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());}
}

getAutoConfigurationEntry方法通过一系列步骤，包括检查自动配置是否启用、获取候选配置、去除重复项、获取排除配置、检查排除的类是否有效、移除排除项、过滤配置，最终生成一个包含自动配置类和排除配置类的AutoConfigurationEntry对象。这个方法是Spring Boot自动配置功能的核心，它确保了只有符合条件的自动配置类被加载到Spring应用上下文中。

/*** 获取自动配置入口信息，包括需要加载的自动配置类和需要排除的配置类。** @param annotationMetadata 当前注解的元数据，提供了关于注解的信息，用于决定哪些自动配置类应该被导入。* @return 包含自动配置类和排除配置类的AutoConfigurationEntry对象。*/
protected AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {// 1. 如果自动配置没有被启用，则返回一个空的AutoConfigurationEntry对象if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {return EMPTY_ENTRY;} else {// 2. 从注解元数据中获取注解属性AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);// 3. 获取所有候选的自动配置类名List<String> configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);// 4. 去除候选配置中的重复项configurations = this.removeDuplicates(configurations);// 获取需要被排除的自动配置类名Set<String> exclusions = this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);// 检查排除的类是否在候选配置中，如果不在，则抛出异常this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);// 从候选配置中移除排除项configurations.removeAll(exclusions);// 使用ConfigurationClassFilter过滤候选配置configurations = this.getConfigurationClassFilter().filter(configurations);// 触发自动配置导入事件，通知所有监听器自动配置类即将被导入this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);// 创建并返回一个新的AutoConfigurationEntry对象，包含过滤后的配置和排除配置return new AutoConfigurationImportSelector.AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);}
}

接下来，我们debug看一下具体步骤：

• 步骤1：判断自动装配开关是否打开，默认spring.boot.enableautoconfiguration=true，可以在application.properties或者application.yml中设置 。
• 步骤2：获取EnableAutoConfiguration注解中的exclude 和excluedeName

• 步骤3：获取需要自动装配的所有配置类，读取META-INF/spring.factories 

自动配置类的信息通常位于spring-boot-autoconfigure模块的META-INF/spring.factories文件中。这个文件列出了所有可以被自动加载的配置类，当Spring Boot应用启动时，AutoConfigurationImportSelector会读取这个文件，并根据其中的信息将相应的自动配置类导入到应用上下文中。

• 步骤4：在spring boot中，spring.factories文件中列出了许多自动配置类，这并不意味着每次应用启动时所有这些配置都会被加载。Spring Boot采用一种称为条件配置的机制，使得只有在特定条件满足时，相关的自动配置类才会被激活和加载。

（3）@ComponentScan：

        负责搜索项目中的组件，收集散落的组件，为后续装配工作提供资源支持，确保所需组件无遗漏。

3.2 条件装配（@Conditional 系列注解）

Spring Boot并非盲目加载所有自动配置类，每个自动配置类通常都会运用@Conditional系列注解来实现有条件的加载，这极大地优化了资源配置，让自动装配更贴合项目实际需求。最常见的条件注解有：

• @ConditionalOnClass：当类路径中存在某个类时才生效。
• @ConditionalOnMissingBean：当 Spring 上下文中不存在某个 Bean 时才生效。
• @ConditionalOnProperty：当某个配置属性满足特定条件时才生效。
• @ConditionalOnBean：当 Spring 上下文中存在某个 Bean 时才生效。

示例：DataSourceAutoConfiguration

Spring Boot 中DataSourceAutoConfiguration 是配置数据源的自动配置类，它的源码如下：

@Configuration
@ConditionalOnClass(DataSource.class)
@EnableConfigurationProperties(DataSourceProperties.class)
@Import({DataSourcePoolMetadataProvidersConfiguration.class,DataSourceInitializationConfiguration.class})
public class DataSourceAutoConfiguration {@Bean@ConditionalOnMissingBeanpublic DataSource dataSource(DataSourceProperties properties) {return properties.initializeDataSourceBuilder().build();}
}

• @ConditionalOnClass(DataSource.class)：只有当类路径下存在 DataSource 类时，才进行数据源的自动配置。
• @ConditionalOnMissingBean：如果 Spring 上下文中没有其他 DataSource Bean，则自动配置一个。

        只有当这些条件满足时，DataSourceAutoConfiguration才会被实例化和执行，这意味着Spring Boot在启动过程中，并不会盲目的加载spring.factories中的每一个自动配置类，而是基于运行环境和应用的配置智能选择激活配置。

四、自动配置的工作流程

1. 收集自动配置类

启动时，AutoConfigurationImportSelector 从 spring.factories 文件中读取所有的自动配置类，并通过 @Import 导入这些类。

2. 条件检查

自动配置类的加载不是无条件的，Spring Boot 会根据 @Conditional 注解进行条件检查，确保只有符合条件的自动配置类才会生效。

3. 注入所需的 Bean

一旦自动配置类通过条件检查，Spring Boot 就会根据这些配置类注册所需的 Bean。例如，DataSourceAutoConfiguration 会自动配置数据源相关的 Bean。

4. 允许用户覆盖自动配置

自动配置并不是强制的。用户可以通过显式声明自己的 Bean 来覆盖自动配置的默认行为。例如，如果用户在自己的配置类中定义了 DataSource，那么 Spring Boot 就不会再自动配置数据源。

五、SpringBoot 自动装配的实际案例

1. Web 应用自动配置

在 Spring Boot Web 应用中，DispatcherServletAutoConfiguration 负责自动配置 Spring MVC 的核心组件，例如 DispatcherServlet、RequestMappingHandlerMapping 等。

• 如果项目中存在 spring-web 依赖，那么 DispatcherServletAutoConfiguration 会自动加载。
• 如果没有手动定义 DispatcherServlet，Spring Boot 会自动创建一个 DispatcherServlet 并配置到 Spring 容器中。

2. 数据库连接池自动配置

Spring Boot 还会自动配置数据库连接池（如 HikariCP、Tomcat JDBC 等），这依赖于项目中的 spring-boot-starter-data-jpa 或者 spring-boot-starter-jdbc 依赖。

• DataSourceAutoConfiguration 和 DataSourceProperties 共同负责自动配置数据源。
• 如果类路径中存在连接池类（如 DruidDataSource），那么 Spring Boot 就会自动配置连接池。

六、好处

1. 提高开发效率：

开发者摆脱繁琐配置工作，无需反复查阅文档、调试配置，节省大量时间，得以聚焦业务功能迭代，在市场竞争中抢占先机。

2. 降低学习成本：

对于初涉 Spring 技术栈的新手，复杂的 Spring 配置体系曾令人望而却步。自动装配机制降低入门难度，使其无需陷入配置困境，轻松上手融入团队。

3. 保证一致性：

自动装配由 Spring Boot 框架统一管理控制，遵循统一约定，不同项目结构与配置趋于一致，便于团队协作、代码维护与知识传承，保障项目生命周期稳健延续。

        总之，Spring Boot 自动装配机制为 Java 开发注入强大动力，深入理解其原理和流程，有助于开发者在开发领域游刃有余。后续可探索定制化自动装配，拓展框架应用边界，激发更多创新可能。