Spring boot起步依賴、自動配置與啟動執行流程原理-有解無憂

什么是 Spring Boot?

Spring Boot ：起步依賴自動配置
Spring Boot 并不是一個框架，它是一種創建獨立應用程式的更簡單方法，只需要很少或沒有配置（相比于 Spring 來說），Spring Boot最好的特性之一是它利用現有的 Spring 專案和第三方專案來開發適合生產的應用程式，
spring boot來簡化spring應用開發，約定大于配置，去繁從簡，just run就能創建一個獨立的，產品級別的應用,無需打包部署，直接運行

springBoot約定大于配置到底是什么意思？

約定優于配置（convention over configuration），也稱作按約定編程，是一種軟體設計范式，旨在減少軟體開發人員需做決定的數量，獲得簡單的好處，而又不失靈活性，

在SpringBoot中，約定大于配置可以從以下兩個方面來理解：

開發人員僅需規定應用中不符合約定的部分
在沒有規定配置的地方，采用默認配置，以力求最簡配置為核心思想總的來說，上面兩條都遵循了推薦默認配置的思想，當存在特殊需求的時候，自定義配置即可，這樣可以大大的減少配置作業，這就是所謂的“約定”，

那么SpringBoot中有哪些約定呢？
?Maven的目錄結構，默認有resources檔案夾,存放資源組態檔，src-main-resources,src-main-java，默認的編譯生成的類都在targe檔案夾下面
?spring boot默認的組態檔必須是，也只能是application.命名的yml檔案或者properties檔案，且唯一application.yml中默認屬性，
?資料庫連接資訊必須是以spring: datasource: 為前綴；多環境配置，該屬性可以根據運行環境自動讀取不同的組態檔；埠號、請求路徑等

Spring Boot 優點非常多，如：
一、獨立運行
Spring Boot而且內嵌了各種servlet容器，Tomcat、Jetty等，現在不再需要打成war包部署到容器中，
Spring Boot只要打成一個可執行的jar包就能獨立運行，所有的依賴包都在一個jar包內，
二、簡化配置
spring-boot-starter-web啟動器自動依賴其他組件，簡少了maven的配置，
三、自動配置
Spring Boot能根據當前類路徑下的類、jar包來自動配置bean，如添加一個spring-boot-starter-web啟動器就能擁有web的功能，無需其他配置，
四、無代碼生成和XML配置
Spring Boot配置程序中無代碼生成，也無需XML組態檔就能完成所有配置作業，這一切都是借助于條件注解完成的，這也是Spring4.x的核心功能之一，
五、應用監控
Spring Boot提供一系列端點可以監控服務及應用，做健康檢測，

SpringBoot核心注解是哪個？它主要由哪幾個注解組成的？
啟動類上面的注解是@SpringBootApplication，它也是 Spring Boot 的核心注解，主要組合包含了以下3 個注解：

@SpringBootConfiguration：組合了 @Configuration 注解，實作組態檔的功能，在啟動類里面標注了@Configuration,意味著它其實也是一個 IoC容器的配置類.
@EnableAutoConfiguration：打開自動配置的功能，也可以關閉某個自動配置的選項，如關閉資料源自動配置功能： @SpringBootApplication(exclude = { DataSourceAutoConfiguration.class })，springboot 應用把所有符合條件的@Configuration 配置都加載到當前 SpringBoot 創建并使用的 IoC 容器中，
@ComponentScan：Spring組件掃描，默認會掃描當前 package 下的的所有加了@Component 、@Repository、@Service、@Controller的類到 IoC 容器中；

Spring Boot、Spring MVC 和 Spring 有什么區別？
1、Spring
Spring最重要的特征是依賴注入，所有 SpringModules 不是依賴注入就是 IOC 控制反轉，
當我們恰當的使用 DI 或者是 IOC 的時候，我們可以開發松耦合應用，松耦合應用的單元測驗可以很容易的進行，
2、Spring MVC
Spring MVC 提供了一種分離式的方法來開發 Web 應用，通過運用像 DispatcherServelet，MoudlAndView 和 ViewResolver 等一些簡單的概念，開發 Web 應用將會變的非常簡單，
3、SpringBoot
Spring 和 SpringMVC 的問題在于需要配置大量的引數，
Spring Boot 通過一個自動配置和啟動的項來目解決這個問題，為了更快的構建產品就緒應用程式，Spring Boot 提供一些非功能性特征

起步依賴

如何理解 Spring Boot 中的 Starters？起步依賴
Starters是什么：
spring-boot-starter-xxx就是SpringBoot的起步依賴，SpringBoot通過提供眾多起步依賴降低專案依賴的復雜度

Starters可以理解為啟動器，它包含了一系列可以集成到應用里面的依賴包，你可以一站式集成Spring及其他技術，而不需要到處找示例代碼和依賴包，如你想使用Spring JPA訪問資料庫，只要加入spring-boot-starter-data-jpa啟動器依賴就能使用了，Starters包含了許多專案中需要用到的依賴，它們能快速持續的運行，都是一系列得到支持的管理傳遞性依賴，

Spring Boot Starters 是一系列依賴關系的集合，因為它的存在，專案的依賴之間的關系對我們來說變的更加簡單了，舉個例子：在沒有Spring Boot Starters之前，我們開發REST服務或Web應用程式時; 我們需要使用像Spring MVC，Tomcat和Jackson這樣的庫，這些依賴我們需要手動一個一個添加，但是，有了 Spring Boot Starters 我們只需要一個只需添加一個spring-boot-starter-web一個依賴就可以了，這個依賴包含的字依賴中包含了我們開發REST 服務需要的所有依賴，

自動裝配

自動裝配在refresh方法中的 beanfactorpostprocessor
在這里插入圖片描述
@SpringBootApplication 注解的原因，我們知道 @SpringBootApplication 看作是 @Configuration、@EnableAutoConfiguration、@ComponentScan 注解的集合，

@EnableAutoConfiguration：啟用 SpringBoot 的自動配置機制
@ComponentScan： 掃描被@Component (@Service,@Controller)注解的bean，注解默認會掃描該類所在的包下所有的類，
@Configuration：允許在背景關系中注冊額外的bean或匯入其他配置類

@EnableAutoConfiguration是啟動自動配置的關鍵，原始碼如下

import java.lang.annotation.Documented;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Inherited;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import org.springframework.context.annotation.Import;

@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 {};
}

從原始碼中可以知道，最關鍵的要屬@EnableAutoConfiguration 注解通過Spring 提供的 @Import 注解匯入了AutoConfigurationImportSelector類（@Import 注解可以匯入配置類或者Bean到當前類中），
selectImports方法
selectImports 方法最侄訓呼叫 SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames
方法來獲取一個全面的常用 BeanConfiguration 串列

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
 if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
 return NO_IMPORTS;
 } else {
//1 加載 META-INF/spring-autoconfigure-metadata.properties 檔案
 AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata =
AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);
//2 獲取注解的屬性及其值（PS：注解指的是@EnableAutoConfiguration 注解）
 AnnotationAttributes attributes =
this.getAttributes(annotationMetadata);
//3.在 classpath 下所有的 META-INF/spring.factories 檔案中查找
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration 的值，
并將其封裝到一個 List 中回傳
 List<String> configurations =
this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
//4.對上一步回傳的 List 中的元素去重、排序
 configurations = this.removeDuplicates(configurations);
//5.依據第 2 步中獲取的屬性值排除一些特定的類
 Set<String> exclusions =
this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);
//6 對上一步中所得到的 List 進行過濾，過濾的依據是條件匹配，這里用到的
過濾器是
//org.springframework.boot.autoconfigure.condition.OnClassCondition
最侄訓傳的是一個 ConditionOutcome[]
//陣列，（PS：很多類都是依賴于其它的類的，當有某個類時才會裝配，所以這
次過濾的就是根據是否有某個
//class 進而決定是否裝配的，這些類所依賴的類都寫在
META-INF/spring-autoconfigure-metadata.properties 檔案里）
 this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
 configurations.removeAll(exclusions);
 configurations = this.filter(configurations,
autoConfigurationMetadata);
 this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations,
exclusions);
 return StringUtils.toStringArray(configurations);
 }
 }
 protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata 
metadata, AnnotationAttributes attributes) {
 List<String> configurations =
SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(this.getSpringFactoriesLoaderF
actoryClass(), this.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;
 }
...
}

在這里插入圖片描述

AutoConfigurationImportSelector類中getCandidateConfigurations方法會將所有自動配置類的資訊以 List 的形式回傳，這些配置資訊會被 Spring 容器作 bean 來管理，同時借助于 Spring 框架原有的一個工具類：
SpringFactoriesLoader，@EnableAutoConfiguration 就可以實作智能的自動配置

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 中加載配置,SpringFactoriesLoader 屬于Spring 框架私有的一種擴展方案，其主要功能就是從指定的組態檔META-INF/spring.factories 加載配置,即根據@EnableAutoConfiguration 的完整類名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作為查找的 Key,獲取對應的一組@Configuration 類

總結：@EnableAutoConfiguration 作用就是從 classpath 中搜尋所有的
META-INF/spring.factories 組態檔，并將其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration 對應的配置項通過反射（Java Refletion）實體化為對應的標注了@Configuration 的JavaConfig 形式的 IoC 容器配置類，然后匯總為一個并加載到 IoC 容器，這些功能配置類要生效的話，會去 classpath 中找是否有該類的依賴類（也就是pom.xml 必須有對應功能的 jar 包才行）并且配置類里面注入了默認屬性值類，功能類可以參考并賦默認值，生成功能類的原則是自定義優先，沒有自定義時才會使用自動裝配類，

所以功能類能生效需要的條件：（1）spring.factories 里面有這個類的配置類（一個配置類可以創建多個圍繞該功能的依賴類）（2）pom.xml里面需要有對應的 jar 包

流程
1.通過各種注解實作了類與類之間的依賴關系，容器在啟動的時候
Application.run，會呼叫 EnableAutoConfigurationImportSelector.class 的
selectImports 方法（其實是其父類的方法）–這里需要注意，呼叫這個方法之前發生了什么和是在哪里呼叫這個方法需要進一步的探討

2.selectImports 方法最侄訓呼叫SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames方法來獲取一個全面的常用 BeanConfiguration 串列

3.loadFactoryNames 方法會讀取FACTORIES_RESOURCE_LOCATION（也就是spring-boot-autoconfigure.jar 下面的 spring.factories），獲取到所有的Spring 相關的 Bean 的全限定名 ClassName，大概 120 多個

4.selectImports 方法繼續呼叫 filter(configurations, autoConfigurationMetadata);這個時候會根據這些 BeanConfiguration 里面的條件，來一一篩選，最關鍵的是@ConditionalOnClass，這個條件注解會去 classpath 下查找，jar 包里面是否有這個條件依賴類，所以必須有了相應的 jar 包，才有這些依賴類，才會生成IOC 環境需要的一些默認配置 Bean

5.最后把符合條件的 BeanConfiguration 注入默認的
EnableConfigurationPropertie 類里面的屬性值，并且注入到 IOC 環境當中

spring中的spi機制的原理是什么？

SPI的全名為Service Provider Interface，為某個介面尋找服務實作的機制，
當服務的提供者，提供了服務介面的一種實作之后，在jar包的META-INF/services/目錄里同時創建一個以服務介面命名的檔案，該檔案里就是實作該服務介面的具體實作類，而當外部程式裝配這個模塊的時候，就能通過該jar包META-INF/services/里的組態檔找到具體的實作類名，并裝載實體化，完成模塊的注入，通過這個約定，就不需要把服務放在代碼中了，通過模塊被裝配的時候就可以發現服務類了，

在springboot的自動裝配程序中，最侄訓加載META-INF/spring.factories檔案，而加載的程序是由SpringFactoriesLoader加載的，從CLASSPATH下的每個Jar包中搜尋所有META-INF/spring.factories組態檔，然后將決議properties檔案，找到指定名稱的配置后回傳，需要注意的是，其實這里不僅僅是會去ClassPath路徑下查找，會掃描所有路徑下的Jar包，只不過這個檔案只會在Classpath下的jar包中，

通過spi技術可以自定義starter,在自定義的組態檔META-INF/spring.factories中加入實作類,依賴這個starter的專案就會掃描jar包下的配置,找到實作類進行裝載實體化

SpringApplication執行流程

SpringApplication的run方法的實作
run流程圖
在這里插入圖片描述 1）如果我們使用的是SpringApplication的靜態run方法，那么，這個方法里面首先要創建一個SpringApplication物件實體，然后呼叫這個創建好的SpringApplication的實體方法，在SpringApplication實體初始化的時候，它會提前做幾件事情：

根據classpath里面是否存在某個特征類（org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext）來決定是否應該創建一個為Web應用使用的ApplicationContext型別，
使用SpringFactoriesLoader在應用的classpath中查找并加載所有可用的ApplicationContextInitializer，
使用SpringFactoriesLoader在應用的classpath中查找并加載所有可用的ApplicationListener，
推斷并設定main方法的定義類，

2） SpringApplication實體初始化完成并且完成設定后，就開始執行run方法的邏輯了，方法執行伊始，首先遍歷執行所有通SpringFactoriesLoader可以查找到并加載的SpringApplicationRunListener，呼叫它們的started()方法，告訴這些SpringApplicationRunListener，“嘿，SpringBoot應用要開始執行咯！”，
3）創建并配置當前Spring Boot應用將要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile），
4）遍歷呼叫所有SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()的方法，告訴他們：“當前SpringBoot應用使用的Environment準備好了咯！”，
5）如果SpringApplication的showBanner屬性被設定為true，則列印banner，
6）根據用戶是否明確設定了applicationContextClass型別以及初始化階段的推斷結果，決定該為當前SpringBoot應用創建什么型別的ApplicationContext并創建完成，然后根據條件決定是否添加ShutdownHook，決定是否使用自定義的BeanNameGenerator，決定是否使用自定義的ResourceLoader，當然，最重要的，將之前準備好的Environment設定給創建好的ApplicationContext使用，
7） ApplicationContext創建好之后，SpringApplication會再次借助Spring-FactoriesLoader，查找并加載classpath中所有可用的ApplicationContext-Initializer，然后遍歷呼叫這些ApplicationContextInitializerinitialize（applicationContext）方法來對已經創建好的ApplicationContext進行進一步的處理，
8）遍歷呼叫所有SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法，
9）最核心的一步，將之前通過@EnableAutoConfiguration獲取的所有配置以及其他形式的IoC容器配置加載到已經準備完畢的ApplicationContext，
10）遍歷呼叫所有SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法，
11）呼叫ApplicationContext的refresh()方法，完成IoC容器可用的最后一道工序，
12）查找當前ApplicationContext中是否注冊有CommandLineRunner，如果有，則遍歷執行它們，
13）正常情況下，遍歷執行SpringApplicationRunListener的finished()方法、（如果整個程序出現例外，則依然呼叫所有SpringApplicationRunListener的finished()方法，只不過這種情況下會將例外資訊一并傳入處理）

在這里插入圖片描述

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