SpringBoot | 自动配置原理

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JavaFish
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    前言

    这个月过去两天了，这篇文章才跟大家见面，最近比较累，大家见谅下。下班后闲着无聊看了下 SpringBoot 中的自动配置，把我的理解跟大家说下。

    配置文件能写什么？

    相信接触过 SpringBoot 的朋友都知道 SpringBoot 有各种 starter 依赖，想要什么直接勾选加进来就可以了。想要自定义的时候就直接在配置文件写自己的配置就好。但你们有没有困惑，为什么 SpringBoot 如此智能，到底配置文件里面能写什么呢？

    带着这个疑问，我翻了下 SpringBoot 官网看到这么一些配置样例：

    SpringBoot 配置样例

    发现 SpringBoot 可配置的东西非常多，上图只是节选。有兴趣的查看这个网址：

    https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.1.3.RELEASE/reference/htmlsingle/#boot-features-external-config-yaml

    自动配置原理

    这里我拿之前创建过的 SpringBoot 来举例讲解 SpringBoot 的自动配置原理，首先看这么一段代码：

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

    毫无疑问这里只有 @SpringBootApplication 值得研究，进入 @SpringBootApplication 的源码：

    @SpringBootApplication 源码

    SpringBoot 启动的时候加载主配置类，开启了自动配置功能 @EnableAutoConfiguration，再进入 @EnableAutoConfiguration 源码：

    @EnableAutoConfiguration 源码

    发现最重要的就是 @Import(AutoConfigurationImportSelector.class) 这个注解，其中的 AutoConfigurationImportSelector 类的作用就是往 Spring 容器中导入组件，我们再进入这个类的源码，发现有这几个方法：

    /**
* 方法用于给容器中导入组件
**/
@Override
public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
        return NO_IMPORTS;
    }
    AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
        .loadMetadata(this.beanClassLoader);
    AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(
        autoConfigurationMetadata, annotationMetadata);  // 获取自动配置项
    return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
}

// 获取自动配置项
protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(
    AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata,
    AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
        return EMPTY_ENTRY;
    }
    AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
    List < String > configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,
        attributes);  //  获取一个自动配置 List ，这个 List 就包含了所有自动配置的类名
    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);
}

//   获取一个自动配置 List ，这个 List 就包含了所有的自动配置的类名
protected List < String > getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata,
    AnnotationAttributes attributes) {
    // 通过 getSpringFactoriesLoaderFactoryClass 获取默认的 EnableAutoConfiguration.class 类名，传入 loadFactoryNames 方法
    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;
}

// 默认的 EnableAutoConfiguration.class 类名
protected Class<?> getSpringFactoriesLoaderFactoryClass() {
    return EnableAutoConfiguration.class;
}

    代码注释很清楚：

    1. 首先注意到 selectImports 方法，其实从方法名就能看出，这个方法用于给容器中导入组件，然后跳到 getAutoConfigurationEntry 方法就是用于获取自动配置项的。
    2. 再来进入 getCandidateConfigurations 方法就是 获取一个自动配置 List ，这个 List 就包含了所有的自动配置的类名 。
    3. 再进入 SpringFactoriesLoader 类的 loadFactoryNames 方法，跳转到 loadSpringFactories 方法发现 ClassLoader 类加载器指定了一个 FACTORIES_RESOURCE_LOCATION 常量。
    4. 然后利用PropertiesLoaderUtils 把 ClassLoader 扫描到的这些文件的内容包装成 properties 对象，从 properties 中获取到 EnableAutoConfiguration.class 类（类名）对应的值，然后把他们添加在容器中。
    public static List < String > loadFactoryNames(Class < ? > factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
    String factoryClassName = factoryClass.getName();
    return loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName, Collections.emptyList());
}

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

    try {
        // 扫描所有 jar 包类路径下  META-INF/spring.factories
        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);
            // 把扫描到的这些文件的内容包装成 properties 对象
            Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
            for (Map.Entry < ? , ? > entry : properties.entrySet()) {
                String factoryClassName = ((String) entry.getKey()).trim();
                for (String factoryName: StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue())) {
                    // 从 properties 中获取到 EnableAutoConfiguration.class 类（类名）对应的值，然后把他们添加在容器中
                    result.add(factoryClassName, factoryName.trim());
                }
            }
        }
        cache.put(classLoader, result);
        return result;
    } catch (IOException ex) {
        throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
            FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
    }
}

    点击 FACTORIES_RESOURCE_LOCATION 常量，我发现它指定的是 jar 包类路径下 META-INF/spring.factories 文件：

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

    将类路径下 META-INF/spring.factories 里面配置的所有 EnableAutoConfiguration 的值加入到了容器中，所有的 EnableAutoConfiguration 如下所示：注意到 EnableAutoConfiguration 有一个 = 号，= 号后面那一串就是这个项目需要用到的自动配置类。

    # Auto Configure
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.aop.AopAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.amqp.RabbitAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.batch.BatchAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CacheAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.cassandra.CassandraAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.cloud.CloudServiceConnectorsAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.context.ConfigurationPropertiesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.context.MessageSourceAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.context.PropertyPlaceholderAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.couchbase.CouchbaseAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.dao.PersistenceExceptionTranslationAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraReactiveDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraReactiveRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseReactiveDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseReactiveRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.elasticsearch.ElasticsearchAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.elasticsearch.ElasticsearchDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.elasticsearch.ElasticsearchRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.jdbc.JdbcRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.jpa.JpaRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.ldap.LdapRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoReactiveDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoReactiveRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.neo4j.Neo4jDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.neo4j.Neo4jRepositoriesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.solr.SolrRepositoriesAutoConfiguration,\
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.data.rest.RepositoryRestMvcAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.web.SpringDataWebAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.elasticsearch.jest.JestAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.elasticsearch.rest.RestClientAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.flyway.FlywayAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.freemarker.FreeMarkerAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.gson.GsonAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.h2.H2ConsoleAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.hateoas.HypermediaAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.hazelcast.HazelcastAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.hazelcast.HazelcastJpaDependencyAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.http.HttpMessageConvertersAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.http.codec.CodecsAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.influx.InfluxDbAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.info.ProjectInfoAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.integration.IntegrationAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jackson.JacksonAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.JdbcTemplateAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.JndiDataSourceAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.XADataSourceAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceTransactionManagerAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jms.JmsAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jmx.JmxAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jms.JndiConnectionFactoryAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jms.activemq.ActiveMQAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jms.artemis.ArtemisAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.groovy.template.GroovyTemplateAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jersey.JerseyAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jooq.JooqAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.jsonb.JsonbAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.kafka.KafkaAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.ldap.embedded.EmbeddedLdapAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.ldap.LdapAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.liquibase.LiquibaseAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.mail.MailSenderAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.mail.MailSenderValidatorAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.mongo.embedded.EmbeddedMongoAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.mongo.MongoAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.mongo.MongoReactiveAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.mustache.MustacheAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.orm.jpa.HibernateJpaAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.quartz.QuartzAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.reactor.core.ReactorCoreAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.SecurityAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.SecurityRequestMatcherProviderAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.UserDetailsServiceAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.SecurityFilterAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.security.reactive.ReactiveSecurityAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.security.reactive.ReactiveUserDetailsServiceAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.sendgrid.SendGridAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.session.SessionAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.client.servlet.OAuth2ClientAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.client.reactive.ReactiveOAuth2ClientAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.resource.servlet.OAuth2ResourceServerAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.resource.reactive.ReactiveOAuth2ResourceServerAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.solr.SolrAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.task.TaskExecutionAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.task.TaskSchedulingAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.thymeleaf.ThymeleafAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.transaction.TransactionAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.transaction.jta.JtaAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.validation.ValidationAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.client.RestTemplateAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.embedded.EmbeddedWebServerFactoryCustomizerAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.HttpHandlerAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.ReactiveWebServerFactoryAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.WebFluxAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.error.ErrorWebFluxAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.function.client.ClientHttpConnectorAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.function.client.WebClientAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.DispatcherServletAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.ServletWebServerFactoryAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.ErrorMvcAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.HttpEncodingAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.MultipartAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.WebMvcAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.reactive.WebSocketReactiveAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.servlet.WebSocketServletAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.servlet.WebSocketMessagingAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.webservices.WebServicesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.webservices.client.WebServiceTemplateAutoConfiguration

    每一个这样的 xxxAutoConfiguration 类都是容器中的一个组件，都加入到容器中，用他们来做自动配置。上述的每一个自动配置类都有自动配置功能，也可在配置文件中自定义配置。

    举例说明 Http 编码自动配置原理

    @Configuration 
// 表示这是一个配置类，以前编写的配置文件一样，也可以给容器中添加组件

@EnableConfigurationProperties(HttpEncodingProperties.class)  
// 启动指定类的 ConfigurationProperties 功能；将配置文件中对应的值和 HttpEncodingProperties 绑定起来；并把 HttpEncodingProperties 加入到 ioc 容器中

@ConditionalOnWebApplication 
// Spring 底层 @Conditional 注解，根据不同的条件，如果满足指定的条件，整个配置类里面的配置就会生效；判断当前应用是否是 web 应用，如果是，当前配置类生效

@ConditionalOnClass(CharacterEncodingFilter.class) 
// 判断当前项目有没有这个类 CharacterEncodingFilter；SpringMVC 中进行乱码解决的过滤器；

@ConditionalOnProperty(prefix = "spring.http.encoding", value = "enabled", matchIfMissing = true) 
// 判断配置文件中是否存在某个配置  spring.http.encoding.enabled；如果不存在，判断也是成立的
// 即使我们配置文件中不配置 pring.http.encoding.enabled=true，也是默认生效的；
public class HttpEncodingAutoConfiguration {

    // 已经和 SpringBoot 的配置文件建立映射关系了
    private final HttpEncodingProperties properties;

    //只有一个有参构造器的情况下，参数的值就会从容器中拿
    public HttpEncodingAutoConfiguration(HttpEncodingProperties properties) {
        this.properties = properties;
    }

    @Bean 
    // 给容器中添加一个组件，这个组件的某些值需要从 properties 中获取
    @ConditionalOnMissingBean(CharacterEncodingFilter.class) 
    public CharacterEncodingFilter characterEncodingFilter() {
        CharacterEncodingFilter filter = new OrderedCharacterEncodingFilter();
        filter.setEncoding(this.properties.getCharset().name());
        filter.setForceRequestEncoding(this.properties.shouldForce(Type.REQUEST));
        filter.setForceResponseEncoding(this.properties.shouldForce(Type.RESPONSE));
        return filter;
    }

    自动配置类做了什么不在这里赘述，请见上面代码。所有在配置文件中能配置的属性都是在 xxxxProperties 类中封装的；配置文件能配置什么就可以参照某个功能对应的这个属性类，例如上述提到的 @EnableConfigurationProperties(HttpProperties.class) ，我们打开 HttpProperties 文件源码节选：

    @ConfigurationProperties(prefix = "spring.http")
public class HttpProperties {

    public static class Encoding {

        public static final Charset DEFAULT_CHARSET = StandardCharsets.UTF_8;

        /**
         * Charset of HTTP requests and responses. Added to the "Content-Type" header if
         * not set explicitly.
         */
        private Charset charset = DEFAULT_CHARSET;

        /**
         * Whether to force the encoding to the configured charset on HTTP requests and
         * responses.
         */
        private Boolean force;

}

    在上面可以发现里面的属性 charset 、force 等，都是我们可以在配置文件中指定的，它的前缀就是 spring.http.encoding 如：

    spring.http.encoding 属性

    另外，如果配置文件中有配该属性就取配置文件的，若无就使用 XxxxProperties.class 文件的默认值，比如上述代码的 Charset 属性，如果不配那就使用 UTF-8 默认值。

    总结

    1. SpringBoot 启动会加载大量的自动配置类

    2. 我们看我们需要的功能有没有 SpringBoot 默认写好的自动配置类；

    3. 我们再来看这个自动配置类中到底配置了哪些组件 ( 只要我们要用的组件有，我们就不需要再来配置，若没有，我们可能就要考虑自己写一个配置类让 SpringBoot 扫描了)

    4. 给容器中自动配置类添加组件的时候，会从 properties 类中获取某些属性。我们就可以在配置文件中指定这些属性的值；

    xxxxAutoConfigurartion 自动配置类的作用就是给容器中添加组件

    xxxxProperties 的作用就是封装配置文件中相关属性

    至此，总算弄明白了 SpringBoot 的自动配置原理。我水平优先，如有不当之处，敬请指出，相互交流学习，希望对你们有帮助。

    后语

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