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Spring Boot到底是怎么运行的,你知道吗?

原创 Java 作者:程序员私房菜 时间:2019-04-17 16:46:09 0 删除 编辑

导读

Spring Boot方式的项目开发已经逐步成为Java应用开发领域的主流框架,它不仅可以方便地创建生产级的Spring应用程序,还能轻松地通过一些注解配置与目前比较流行的微服务框架SpringCloud快速地集成。

在我们实际使用Spring Boot进行项目开发的过程中,往往只需要几个很简单的注解配置就能够将应用启动运行了,相比于传统的Spring项目而已,这种提升大大地提高了我们的研发效率。然而,这种便捷性则是通过高度地上层封装来实现的,如:“大量的注解封装、约定大于配置的原则“等手段。所以,也许你已经使用Spring Boot开发很多个项目了,但对Spring Boot的运行原理真的搞清楚了吗?如果,面试中有人问你Spring Boot的实现原理是什么?你能正确地回答出来吗?

与大部分其他框架及技术的使用场景一样,我们往往过多地专注于使用层面,以便快速地完成业务开发,却往往忽略了对框架底层运行原理的关注,所以面试中被怼也就不足为奇了。不过没关系,在今天的文章中,小码哥将为大家全方位地梳理下Spring Boot的底层运行原理,并通过图文结合的方式给大家进行展示,希望对您的工作或者面试能够有所帮助!

Spring Boot运行原理

实际上Spring Boot并不是要替代Spring框架,我们知道在JDK1.5推出注解功能以后,Spring框架实现了大量的注解来替代原有的基于XML的配置,主要用于配置管理、Bean的注入以及AOP等相关功能的实现。然而,随着Spring注解的数量越来越多,并且被大量的使用,尤其是相同的多个注解会被大量重复地用到各个类或者方法中。这样就导致了繁琐的配置及大量冗余的代码

到这里你也许就会想到既然这么多Spring注解很繁琐,那么可不可以将其组合一下呢?通过定义一些新的注解,将功能进行分类,不同的Spring注解通过新的注解定义进行一定的组合,这样对于大部分通用场景下,只需要引入一个新的注解,就自动包含了与之相关的其他Spring注解?没错!Spring Boot说到底就是这么个玩意

但是,要实现注解的组合并不是简单的把多个注解牵强的叠加在一起,这里涉及到一些编程语言上的实现,例如要组合一个注解,那么该注解是否支持注解到别的注解上呢(略微有点拗口)?还有如果组合注解后,因为注解的背后还涉及到Spring容器上下文的初始化以及Bean注入相关的逻辑,如果一个A注解涉及的Bean,涉及到另外一个B注解涉及到的Bean的初始化;也就意味着A注解的Bean初始化,需要在B注解的Bean初始化完成后才能进行注入,否则就会导致Bean依赖注入的失败。

Spring Boot框架本质上就是通过组合注解的方式实现了诸多Spring注解的组合,从而极大地简化了Spring框架本身的繁琐配置,实现快速的集成和开发。只是要这样实现,也需要一定的基础条件

元注解

说到底Spring Boot框架是在Spring框架的基础上做了一层二次封装,最重要的特点就是Spring Boot框架定义了一些新的注解来实行一些Spring注解的组合,而Spring注解则是基于JDK1.5+后的注解功能的支持来完成的。

关于JDK的注解如果想要注解到别的注解上,就需要将其定义为元注解,所谓的元注解,就是可以注解到其他注解上的注解,被注解的注解就是我们上面说到的组合注解。而Spring框架的很多注解都是可以作为元注解的,并且Spring框架本身也实现了很多组合注解,例如我们常用的@Configuration就是一个这样的组合注解。因此,有了这样一个条件Spring Boot的实现才有了基础条件!

条件注解@Conditional

Spring 4提供了一个通用的基于条件的注解@Conditional。该注解可以根据满足某一个特定条件与否来决定是否创建某个特定的Bean,例如,某个依赖包jar在一个类路径的时候,自动配置一个或多个Bean时,可以通过@Conditional注解来实现只有某个Bean被创建时才会创建另外一个Bean,这样就可以依据特定的条件来控制Bean的创建行为,这样的话我们就可以利用这样一个特性来实现一些自动的配置。

这一点对于Spring Boot实现自动配置来说是一个核心的基础能力,从本质上来说Spring Boot之所以可以实现自动注解配置很大程度上也是基于这一能力。在Spring Boot中以@Conditional为元注解又重新定义了一组针对不同场景的组合条件注解,它们分别是:

  • @ConditionalOnBean:当容器中有指定Bean的条件下进行实例化。

  • @ConditionalOnMissingBean:当容器里没有指定Bean的条件下进行实例化。

  • @ConditionalOnClass:当classpath类路径下有指定类的条件下进行实例化。

  • @ConditionalOnMissingClass:当类路径下没有指定类的条件下进行实例化。

  • @ConditionalOnWebApplication:当项目是一个Web项目时进行实例化。

  • @ConditionalOnNotWebApplication:当项目不是一个Web项目时进行实例化。

  • @ConditionalOnProperty:当指定的属性有指定的值时进行实例化。

  • @ConditionalOnExpression:基于SpEL表达式的条件判断。

  • @ConditionalOnJava:当JVM版本为指定的版本范围时触发实例化。

  • @ConditionalOnResource:当类路径下有指定的资源时触发实例化。

  • @ConditionalOnJndi:在JNDI存在的条件下触发实例化。

  • @ConditionalOnSingleCandidate:当指定的Bean在容器中只有一个,或者有多个但是指定了首选的Bean时触发实例化。

纵观Spring Boot的一些核心注解,基于@Conditional元注解的组合注解就占了很大部分,所以Spring Boot的核心功能基于就是这些注解实现的。在Spring Boot源码项目“spring-boot-autoconfigure”中,随意打开一个AutoConfiguration文件,我们都会看到有上述条件注解的使用。如:

@Configuration
@ConditionalOnClass(DSLContext.class)
@ConditionalOnBean(DataSource.class)
@AutoConfigureAfter({ DataSourceAutoConfiguration.class,
        TransactionAutoConfiguration.class })
public class JooqAutoConfiguration {

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public DataSourceConnectionProvider dataSourceConnectionProvider(
            DataSource dataSource)
 
{
        return new DataSourceConnectionProvider(
                new TransactionAwareDataSourceProxy(dataSource));
    }

    @Bean
    @ConditionalOnBean(PlatformTransactionManager.class)
    public SpringTransactionProvider transactionProvider(
            PlatformTransactionManager txManager)
 
{
        return new SpringTransactionProvider(txManager);
    }
    ....
}


Spring Boot运行原理

在前面的篇幅中我们重点阐述了为什么Spring Boot可以实现高度地自动化配置。那么,接下来我们就结合Spring Boot最核心的组合注解@SpringBootApplication来分析下Spring Boot的项目到底是怎么启动运行的。

@SpringBootApplication注解实际上是一个组合注解,除了对应用开放的@ComponentScan注解(实现对开发者自定义的应用包扫描)外,其最核心的注解就是@EnableAutoConfiguration,该注解表示开启自动配置功能,而在具体的实现上则是通过导入@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)类的实例,在逻辑上实现了对所依赖的核心jar下META-INF/spring.factories文件的扫描,该文件则声明了有哪些自动配置需要被Spring容器加载,从而Spring Boot应用程序就能自动加载Spring核心容器配置,以及其他依赖的项目组件配置,从而最终完成应用的自动初始化,通过这种方法就向开发者屏蔽了启动加载的过程。

如“spring-boot-autoconfigure”核心包中的META-INF/spring.factories文件就是定义了需要加载的Spring Boot项目所依赖的基础配置类,如Spring的容器初始化配置类等。如:

# Initializers
org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=
org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,
org.springframework.boot.autoconfigure.logging.ConditionEvaluationReportLoggingListener

# Application Listeners
org.springframework.context.ApplicationListener=
org.springframework.boot.autoconfigure.BackgroundPreinitializer

.....


而对于大部分第三方需要与Spring Boot集成的框架,或者我们日常开发中需要进行抽象的公共组件而言,得益于这种机制,也可以很容易地定制成开箱即用的各种Starter组件。而使用这些组件的用户,往往只需要将依赖引入就好,不再需要进行任何额外的配置了!


Spring Boot后记


以上就是Spring Boot运行的基本原理了,希望这篇文章能够对你有所帮助!实际上学习Spring Boot进行项目开发关键就是要掌握各种Spring及Spring Boot的各种注解,特别是一些关键核心注解。同样在进行基于Spring Cloud微服务的开发中,也是需要理解Spring Cloud相关组件所提供的各种核心注解,只有这样才能更好的理解框架的原理及使用,而不只是云里雾里地进行各种似懂非懂的Copy开发。

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