Spring Boot自动装配代码详解

1. 概述

   • Spring Boot自动装配是其核心特性之一，它能够根据项目中添加的依赖自动配置Spring应用程序。通过自动装配，开发人员可以减少大量的配置工作，快速搭建起一个可用的Spring应用。

2. 关键组件和注解

   • @SpringBootApplication注解
     • 这是Spring Boot应用的主注解，它是一个组合注解，实际上包含了@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan三个注解。
     • @Configuration：表明这个类是一个配置类，用于定义Spring的Bean。在配置类中，可以通过@Bean注解方法来创建和配置Bean实例。例如：

       @Configuration
       public class AppConfig {@Beanpublic MyService myService() {return new MyServiceImpl();}
       }
       

       • 这里定义了一个名为myService的Bean，类型是MyService，其实现是MyServiceImpl。
     • @EnableAutoConfiguration：这是自动装配的关键注解。它会启用Spring Boot的自动配置机制，告诉Spring Boot去根据项目的依赖和配置自动配置应用。它通过@Import注解导入了AutoConfigurationImportSelector类来实现自动配置的功能。
     • @ComponentScan：用于扫描指定包及其子包下的组件（如@Component、@Service、@Repository、@Controller等注解标记的类），将它们注册为Spring的Bean。默认情况下，它会扫描主应用类所在的包及其子包。例如，如果主应用类在com.example.myapp包下，那么@ComponentScan会扫描com.example.myapp及其所有子包下的组件。
   • AutoConfigurationImportSelector类
     • 这个类是自动装配的核心实现类。它实现了ImportSelector接口，该接口的selectImports方法用于返回要导入的配置类的全限定名数组。
     • 在AutoConfigurationImportSelector中，selectImports方法会从META - INF/spring.factories文件中读取自动配置类的列表。它通过SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames方法来加载这些配置类，例如：

       public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {if (!isEnabled(annotationMetadata)) {return NO_IMPORTS;}AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(autoConfigurationMetadata, annotationMetadata);return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
       }
       

     • 这里的getAutoConfigurationEntry方法会获取需要自动导入的配置类，这些配置类是根据项目中的依赖和条件来确定的。

3. META - INF/spring.factories文件机制

   • 这是自动装配的重要配置文件。在Spring Boot的各个依赖中，都可以包含META - INF/spring.factories文件。
   • 这个文件的格式是key = value的形式，其中一个关键的配置项是org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration。它的值是一个自动配置类的列表，例如：

     org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration,\org.springframework.boot.autoconfigure.aop.AopAutoConfiguration,\// 其他自动配置类
     

   • 当Spring Boot启动时，AutoConfigurationImportSelector会读取这些文件，找到所有的自动配置类。然后，根据条件注解（如@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean等）来判断这些自动配置类是否应该被应用。
   • 条件注解示例
     • @ConditionalOnClass：这个注解用于判断某个类是否在类路径上。例如，DataSourceAutoConfiguration中有如下注解：

       @Configuration
       @ConditionalOnClass({DataSource.class, EmbeddedDatabaseType.class})
       public class DataSourceAutoConfiguration {// 配置内容
       }
       

       • 这表示只有当DataSource类和EmbeddedDatabaseType类都在类路径上时，DataSourceAutoConfiguration这个自动配置类才会被应用。这样可以确保只有在项目中添加了相关的数据源依赖时，才会进行数据源的自动配置。
     • @ConditionalOnMissingBean：用于判断某个类型的Bean是否不存在。例如，在某个自动配置类中定义一个方法来配置一个Bean：

       @Bean
       @ConditionalOnMissingBean
       public MyBean myBean() {return new MyBeanImpl();
       }
       

       • 这表示只有当容器中不存在MyBean类型的Bean时，才会创建并添加MyBeanImpl这个Bean到容器中。

4. 自动配置的过程

   • Spring Boot应用启动时，首先会加载主应用类，由于@SpringBootApplication注解的存在，@Configuration注解使得这个类被视为一个配置类，@ComponentScan开始扫描组件。
   • 同时，@EnableAutoConfiguration触发自动装配过程。AutoConfigurationImportSelector从各个依赖的META - INF/spring.factories文件中获取自动配置类列表。
   • 然后，对于每个自动配置类，根据条件注解来检查是否满足应用条件。如果满足条件，就会将这个自动配置类加载到Spring容器中，自动配置类中的@Bean方法会被调用，创建和配置相应的Bean，从而完成自动装配的过程。

具体源码讲解

1. @SpringBootApplication注解源码分析

   • 首先查看@SpringBootApplication注解的定义：

   @Target(ElementType.TYPE)
   @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
   @Documented
   @Inherited
   @SpringBootConfiguration
   @EnableAutoConfiguration
   @ComponentScan(excludeFilters = {@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoExcludeFilter.class)
   })
   public class SpringBootApplication {
   }
   

   • 可以看到它是一个组合注解，包含了@SpringBootConfiguration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan。
   • @SpringBootConfiguration：它实际上就是@Configuration注解，用于标识这个类是一个配置类。

   @Target(ElementType.TYPE)
   @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
   @Documented
   @Configuration
   public class SpringBootConfiguration {
   }
   

   • @EnableAutoConfiguration：这是自动装配的关键。它的源码如下：

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

   • 其中@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)是核心部分。这个AutoConfigurationImportSelector类用于加载自动配置类。
   • @ComponentScan：用于扫描组件，它有一些默认的扫描规则和可以自定义的过滤规则，如上述代码中的excludeFilters，用于排除某些类型的组件扫描。

2. AutoConfigurationImportSelector源码分析

   • AutoConfigurationImportSelector实现了ImportSelector接口，其中关键的方法是selectImports：

   @Override
   public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {if (!isEnabled(annotationMetadata)) {return NO_IMPORTS;}AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(autoConfigurationMetadata, annotationMetadata);return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
   }
   

   • 这个方法首先检查自动配置是否启用。然后通过AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata加载自动配置元数据，再通过getAutoConfigurationEntry获取自动配置项。
   • 深入getAutoConfigurationEntry方法：

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

   • 在这里，getCandidateConfigurations方法用于获取候选的自动配置类列表，它会从META - INF/spring.factories文件中读取相关配置：

   protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {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;
   }
   

   • SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames方法会读取META - INF/spring.factories文件，查找org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration对应的配置类列表。

3. META - INF/spring.factories文件读取源码分析

   • SpringFactoriesLoader类用于读取spring.factories文件，关键方法是loadFactoryNames：

   public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {String factoryTypeName = factoryType.getName();return loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
   }
   

   • 它调用了loadSpringFactories方法：

   private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {MultiValueMap<String, String> result = cache.get(classLoader);if (result!= null) {return result;}try {Enumeration<URL> urls = (classLoader!= null?classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION));result = new LinkedMultiValueMap<>();while (urls.hasMoreElements()) {URL url = urls.nextElement();UrlResource resource = new UrlResource(url);Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);for (Map.Entry<Object, Object> entry : properties.entrySet()) {String factoryTypeName = ((String) entry.getKey()).trim();for (String factoryImplementationName : StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue())) {result.add(factoryTypeName, factoryImplementationName.trim());}}}cache.put(classLoader, result);return result;} catch (IOException ex) {throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);}
   }
   

   • 这个方法首先检查缓存中是否已经有读取的结果。如果没有，就通过ClassLoader获取META - INF/spring.factories文件的URL，然后将其内容读取到Properties对象中。最后，将文件中的配置解析出来，以key - value的形式存储在MultiValueMap中，其中key是配置项的类型（如org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration），value是对应的配置类列表。

4. 条件注解的源码体现（以@ConditionalOnClass为例）

   • @ConditionalOnClass注解用于判断某个类是否在类路径上。它的实现基于Condition接口。
   • 当Spring容器在处理自动配置类时，会检查条件注解。@ConditionalOnClass对应的Condition实现类是OnClassCondition。在自动配置类加载过程中，会调用OnClassCondition的matches方法来判断条件是否满足：

   @Override
   public boolean matches(ConditionContext context, AnnotatedTypeMetadata metadata) {// 省略部分代码List<String> onClasses = getCandidates(metadata, ConditionalOnClass.class);if (onClasses!= null) {List<String> missing = filter(onClasses, ClassNameFilter.MISSING, context);if (!missing.isEmpty()) {return false;}}List<String> onMissingClasses = getCandidates(metadata, ConditionalOnMissingClass.class);if (onMissingClasses!= null) {List<String> present = filter(onMissingClasses, ClassNameFilter.PRESENT, context);if (!present.isEmpty()) {return false;}}return true;
   }
   

   • 这个方法会获取@ConditionalOnClass注解中指定的类列表，然后检查这些类是否在类路径上。如果有任何一个指定的类不存在，就返回false，表示条件不满足，自动配置类不会被加载。通过这样的机制，Spring Boot可以根据类的存在与否来决定自动配置类的加载与否，实现智能的自动装配。