前几天,面试的时候被问到了SpringBoot的自动装配的原理。趁着五一的假期,就来整理一下这个流程。

我这里使用的是idea创建的最简单的SpringBoot项目。

我们都知道,main方法是java的启动入口,我们在开发SpringBoot项目的时候,他的启动类如下所示:

/**
* @SpringBootApplication用来标注一个主程序类,说明这是一个springboot应用
*/
@SpringBootApplication
public class SpringbootdemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringbootdemoApplication.class, args);
}
}

从上面代码可以看出,SpringBoot的启动类中最主要的就是:@SpringBootApplicationSpringApplication.run()方法。但是SpringBoot是如何找到当前程序的主类,并且获取类上的注解的呢?

1.加载main主类

private Class<?> deduceMainApplicationClass() {
try {
StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();
for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {
if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {
return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());
}
}
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
// Swallow and continue
}
return null;
}

从上面的代码可以看出,推断出主应用程序的类,通过跟踪执行过程中的堆栈信息,找到main函数之后,通过Class.forName的方式反射生成对应的对象(SpringbootdemoApplication)。

2.执行run方法

从run方法开始,一直到prepareContext方法之前,都是在做准备工作

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
// 创建StopWatch实例,用来记录SpringBoot的启动时间
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
// 创建为null的上下文对象
ConfigurableApplicationContext context = null;
// 创建异常报告器
Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
configureHeadlessProperty();
// 获取监听器,读取META-INF/spring.factories文件中SpringApplicationRunListeners类型存入到集合中
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
// 循环调用监听starting的方法
listeners.starting();
try {
// 获取启动时传入的参数
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
// 构建当前环境
ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
// 根据环境信息配置要忽略的bean
configureIgnoreBeanInfo(environment);
// 打印SpringBoot的版本和banner,如果需要修改banner,可以在resources下面新建一个banner.txt文件,将内容拷贝进去
Banner printedBanner = printBanner(environment);
// 使用策略方法创建上下文对象,分为以下三种类型的:
// 1.SERVLET:基于servlet的web应用程序运行,并启动嵌入式的servlet web服务器
// 2.REACTIVE:基于反应式web应用程序运行,并启动嵌入式的反应式web服务器
// 3.NONE:不以web应用程序运行,也不以嵌入式的web应用程序运行
// 这一步会创建5个bean实例,放在下图中的beanDefinitionMap中
context = createApplicationContext();
// 获取异常报告器
exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
// 完成整个容器的创建和启动以及bean的注入功能,
prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
// 最终会调用AbstractApplicationContext#refresh的方法,实际上就是SpringIOC容器的创建过程,并且会进行自动装配,在没有使用外部Tomcat项目中,还会在这里创建内置Tomcat WebServer 并启动
refreshContext(context);
// 在上下文刷新后调用,定义一个空的模板方法,给其他子类实现重写
afterRefresh(context, applicationArguments);
// StopWatch停止计时,打印springboot启动花费的时间
stopWatch.stop();
if (this.logStartupInfo) {
new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}
// 发布应用上下文启动完成时间,触发所有Listener监听器的start方法
listeners.started(context);
// 执行所有的Runner运行器
callRunners(context, applicationArguments);
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
throw new IllegalStateException(ex);
}
try {
// 发布应用上下文就绪事件,触发监听器的running方法
listeners.running(context);
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
throw new IllegalStateException(ex);
}
return context;
}

prepareContext这个方法前面也是在给应用程序的创建做准备工作(环境变量,初始化参数,发布监听事件,创建bean工厂);

// Load the sources;sources可以是xml文件,也可以是配置类。在这里是使用的配置类(SpringbootDemoApplication)
Set<Object> sources = getAllSources();
// 加载各种bean对象到当前应用程序上下文,即 将SpringbootdemoApplication加载到ApplicationContext中
load(context, sources.toArray(new Object[0]));
listeners.contextLoaded(context);

如图所示,在load方法执行前后的beanDefinitionMap的对比,load方法执行后,将SpringbootdemoApplication加载到了bean工厂中了。

3.自动装配

到这里,SpringBoot已经将SpringbootdemoApplication这个启动类加载进bean容器中了。但是SpringBoot是如何引入项目需要的starter呢?

接着前面run方法中的refreshContext(context);这个方法,一路往下找,会发现调用了ConfigurableApplicationContext.refresh()方法,而这个方法是一个模板方法(如下图),因为我们这里并不是使用的SERVLET和嵌入式的方式运行程序,所以调用的是第一个类中的方法,即 AbstractApplicationContext.refresh();在这个方法中,invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);这个方法就会执行自动装配的逻辑。

顺着下面的过程:

1.PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory, getBeanFactoryPostProcessors()); AbstractApplicationContext#746行

2.invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(); PostProcessorRegistrationDelegate#112行

3.parser.parse(candidates); ConfigurationClassPostProcessor#331行

4.因为主类是使用注解的方式注册的bean,所有会走ConfigurationClassParser的第175行的parse方法。

5.processImports(configClass, sourceClass, getImports(sourceClass), filter, true); ConfigurationClassParser#311

​ 在这个方法中,通过getImports方法,其内部的 collectImports(sourceClass, imports, visited) 通过递归的方式收集所有声明的@Import导入的类。在这里有一下两个结果值:

​ 1. AutoConfigurationPackage注解导入的AutoConfigurationPackages.Registrar.class

​ 2. EnableAutoConfiguration注解导入的AutoConfigurationImportSelector.class

​ 这样就找到了我们常说的AutoConfigurationImportSelector这个类了。

6.第5步解析configration完之后,回到ConfigurationClassParser#193行

​ this.deferredImportSelectorHandler.process();在这个方法里面实现自动导入的逻辑,点击往下,会找到下面的这一行代码,ConfigurationClassParser#809行,通过getImports()获取需要自动装配的类。

7.在第6步的getImports()方法中,点击往下,会找到AutoConfigurationImportSelector#433行。

AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = ((AutoConfigurationImportSelector) deferredImportSelector).getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);

进入到getAutoConfigurationEntry()方法中找到123行的 getCandidateConfigurations():

这个方法里面的 loadFactoryNames()方法,能发现它读取META-INF/spring.factories下的@EnableAutoConfiguration的配置类,这个方法在run方法之中多次调用,根据传参不一样,从META-INF/spring.factories中获取的内容也不一样。

从文件中得到了133个配置类,紧接着在进行去重,排除与过滤(并不是所有的都需要)之后,就得到了需要装配的类,我这里最后还剩26个。

到这里就将需要装配的类都已经识别到了。

参考文章:

https://blog.csdn.net/j080624/article/details/80764031

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