spring boot入门介绍及自动配置实现原理

最新推荐文章于 2023-04-24 08:01:46 发布

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分类专栏： spring Spring核心知识 spring boot

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本文介绍SpringBoot的基础概念，包括简化Spring MVC开发的核心理念、自动配置原理及如何快速搭建web应用。详细解析SpringBoot的四大核心组件，约定优于配置原则，以及自动配置背后的工作机制。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Table of Contents

Spring Boot是什么？

Spring Boot Starter

约定1：项目结构层面的约定

约定2：springMVC框架层面的约定和定制

约定3：嵌入式web容器层面的约定和定制

Automatically Configuration

关于@SpringBootApplication这个注解

@Configuration

@ComponentScan

@EnableAutoConfiguration

自动配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader详解

Acutator

spring boot启动过程

Q&A

为什么spring boot的jar包可以直接执行

为什么spring boot可以实现自动配置

Spring Boot是什么？

Spring Boot是为简化Spring MVC／spring的开发而生的项目。主要从以下三个方面:

simplify configuration 简化配置
simplify deployment简化部署
simplify monitor 简化系统监控

spring boot由四个主要的组件组成：

Spring Boot Starter:
Automatically Configuration.
CLI. Use with groovy.
Actuator

Spring Boot Starter

spring boot starter起到的作用是，把一些列的依赖结合起来，依赖之间可以像java类继承一样引用对方。这样的好处是解决了依赖之间冲突的问题(这个问题在maven使用过程中非常常见)，减少了依赖的数量。

下面是一个spring boot starter web的例子：

在这个时代，使用spring开发的应用大多数都是在使用springMVC开发web应用，为了帮我们快速搭建并开发一个web项目，spring boot为我们提供了spring-boot-starter-web自动配置模块。

只要将spring-boot-starter-web加入项目的maven依赖，我们就得到了一个直接可执行的web应用，在当前项目下运行spring boot:run，就可以直接启动一个使用了嵌入式Tomcat服务的web应用，只不过我们还没有提供任何可以响应web请求的controller，所以当前访问任何的路径都会返回一个spring boot默认提供的错误页面(white label error page). 如果在当前项目下新建一个服务根路径web请求的controller:

@RestController
public class IndexController {
    @RequestMapping("/")
    public String index(){
        return "hello, there";
    }
}

重新运行mvn spring-boot:run并访问http://localhost:8080，错误页面将被controller返回的消息所替代。至此，一个简单的web应用就已经这样完成了。但是，毫无疑问背后的潜规则(约定)是我们必须去了解的。

约定1：项目结构层面的约定

与传统打包为war包的java web应用的差异在于，静态文件和页面模板的存放位置变了，原来是放在src/main/webapp目录下的一系列资源，现在都统一放在了src/main/resources下。

约定2：springMVC框架层面的约定和定制

spring-boot-starter-web默认为我们配置了一些springMVC必要组件

ViewResolver
Converter,Formatter等bean注册到IoC
HttpMessageConverter
MessageCodesResolver

当然，我们完全可以自己配置这些东西，而不用它提供的配置。

约定3：嵌入式web容器层面的约定和定制

默认使用嵌入式tomcat作为web容器对外提供http服务，默认使用8080端口对外监听和提供服务
假设不行使用签署tomcat，可引入spring-boot-starter-jetty或spring-boot-starter-undertow作為替代
假设不想使用8080作为默认端口，可以更改配置项server.port使用自己指定的端口号，如：server.port = 9000

Automatically Configuration

自动配置的主要职责是：减少spring的配置。

自动配置是什么，用一个例子比较好说明。当我们把spring-boot-starter-web加入到项目的maven依赖里以后,它就会自动的添加spring mvc的相关依赖，如果spring mvc相关的配置在classpath里面被scan到，它就会自动的将相关的bean加到IoC容器里面(messageConvert等)。spring启动的时候会扫描classpath并且去找META-INF/spring.factories这个文件，然后去加载configuration. 这个文件的格式是 key = value的格式，并且key和value都必须是java 类的全限定名(Fully qualified)，比如：

exmaple.MyService = example.MyServiceImpl

如果我们使用了注解@EnableAutoConfiguration，它会去加载，实例化所有加了@Configuration的注解的类到IoC容器里去(ApplicationContext),通常，这个注解会用在主类里边，并且主类一般是在开发包的最顶部，因此它就可以扫描到所有的类。

@EnableAutoConfiguration这个注解的示意图如下：

@ComponentScan：

会自动扫描包路径下面的所有@Controller、@Service、@Repository、@Component 的类。

basePackages指定扫描的包，includeFilters包含那些过滤，excludeFilters不包含那些过滤，useDefaultFilters默认的过滤规则是开启的，如果我们要自定义的话是要关闭的

@Configuration

把一个类标记为IoC容器的一个bean

关于@SpringBootApplication这个注解

这个注解由下面几个注解组成：

@Configuration

它就是JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置类使用的那个@Configuration.

这里的启动类标注了@Configuration之后，本身其实也是一个IoC容器的配置类。

任何一个标注了@Configuration的Java类定义都是一个JavaConfig配置类。

@SpringBootApplication
public class Application {

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

这个springBoot启动类等价于下面的写法：

@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan
public class AppConfiguration{
    @Bean
    public Controller controller(){
        return new Controller();
    }
}

@SpringBootApplication
public class Application {

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

经过这样的改造之后，就很明白了，启动类就是一个普通的main函数启动类，没有什么特别之处，在main 里面调用了一个方法而已。

而由@Configuration修饰的AppConfiguration类定义就是一个普通的javaConfig形式的IoC容器配置类而已。

@ComponentScan

@ComponentScan这个注解在Spring中很重要，它对应XML配置中的元素，@ComponentScan的功能其实就是自动扫描并加载符合条件的组件（比如@Component和@Repository等）或者bean定义，最终将这些bean定义加载到IoC容器中。

我们可以通过basePackages等属性来细粒度的定制@ComponentScan自动扫描的范围，如果不指定，则默认Spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。也就是项目启动类所在的目录。

p.s. 所以SpringBoot的启动类最好是放在root package下，因为默认不指定basePackages。

如果需要指定扫描的包，可以在启动类加入下面的注解进行指定：

@ComponentScan(basePackages = { "com.1", "com.2" })

@EnableAutoConfiguration

@EnableAutoConfiguration是借助@Import的帮助，将所有符合自动配置条件的bean定义加载到IoC容器，仅此而已。

它本事也是一个复合的注解，它的实现如下：

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

最关键的要属@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，借助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件的@Configuration配置都加载到当前SpringBoot创建并使用的IoC容器.

借助于Spring框架原有的一个工具类：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration可以智能的自动配置功效才得以大功告成.

自动配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader详解

SpringFactoriesLoader属于Spring框架私有的一种扩展方案，其主要功能就是从指定的配置文件META-INF/spring.factories加载配置。在SpringFactoriesLoader的源代码中可以看到下面的内容：

我们可以很清楚的看到Resource location是META-INF/spring.factories.

配合@EnableAutoConfiguration使用的话，它更多是提供一种配置查找的功能支持，即根据@EnableAutoConfiguration的完整类名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作为查找的Key,获取对应的一组@Configuration类.

以下是从springBoot的：spring-boot-autoconfigure依赖包中的截图：

@EnableAutoConfiguration自动配置的魔法就是：从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件，并将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableautoConfiguration对应的配置项通过反射（Java Refletion）实例化为对应的标注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类，然后汇总为一个并加载到IoC容器。

在我们启动spring boot的app时会调用一个SpringBootApplication的run方法。这个方法在执行过程中会去主动初始化需要用到的bean。其重要实现如下：

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

    private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {
        MultiValueMap<String, String> result = (MultiValueMap)cache.get(classLoader);
        if (result != null) {
            return result;
        } else {
            try {
                Enumeration<URL> urls = classLoader != null ? classLoader.getResources("META-INF/spring.factories") : ClassLoader.getSystemResources("META-INF/spring.factories");
                LinkedMultiValueMap result = new LinkedMultiValueMap();

                while(urls.hasMoreElements()) {
                    URL url = (URL)urls.nextElement();
                    UrlResource resource = new UrlResource(url);
                    Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
                    Iterator var6 = properties.entrySet().iterator();

                    while(var6.hasNext()) {
                        Entry<?, ?> entry = (Entry)var6.next();
                        List<String> factoryClassNames = Arrays.asList(StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String)entry.getValue()));
                        result.addAll((String)entry.getKey(), factoryClassNames);
                    }
                }

                cache.put(classLoader, result);
                return result;
            } catch (IOException var9) {
                throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [META-INF/spring.factories]", var9);
            }
        }
    }

可以看到，是从一个名字(变量FACTORIES_RESOURCE_LOCATION)叫spring.factories的资源文件中，读取所有的配置信息存放在了一个LinkedMultiValueMap类型的局部变量result当中。

Acutator

spring提供了actutator用于帮助我们监控服务的各种状态：

路径	作用
info	know the service situation
error
autoconfig	list config decisions
beans	List all the config beans
dump	List application’s thread information
/env/{name}	list all the environment variables
health
info
/metrics/{name}	list the realated index
shutdown	shut down the service
trace	list the recent quest metadata,include request and response header
configprops	list all the @ConfigurationProperties