SpringBoot初体验及原理解析

一、前言

​　　我们来用SpringBoot开始HelloWorld之旅。SpringBoot是Spring框架对“约定大于配置(Convention over Configuration)”理念的最佳实践。SpringBoot应用本质上就是一个基于Spring框架的应用。我们大多数程序猿已经对Spring特别熟悉了，那随着我们的深入挖掘，会发现SpringBoot中并没有什么新鲜事，如果你不信，那就一起走着瞧呗！

二、SpringBoot初体验

首先，我们按照下图中的步骤生成一个SpringBoot项目：

　　

解压后的项目文件在idea中打开以后，我们会看到如下的项目结构：

　　

这时候，我们在com.hafiz.springbootdemo包下新建controller包，然后再在该包下面新建DemoController.java文件，内容如下：

package com.hafiz.springbootdemo.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
 * @author hafiz.zhang
 * @description: first spring boot controller
 * @date Created in 2018/6/3 16:49.
 */
@RestController
public class DemoController {

    @GetMapping("/hello")
    public String sayHello(String name) {
        return "Hello, " + name;
    }
}

然后我们运行SpringbootDemoApplication.java这个main方法，启动成功后，在控制台中会出现以下日志，证明项目启动成功：

　　

我们从日志中可以看出，已经注册了get方式的/hello的路径以及名为/error的路径，并且项目在tomat中运行在8080端口，然后我们在浏览器中访问localhost:8080/hello?name=hafiz.zhang会看到如下信息：

这样我们就完成了demo项目的开发，先不用这里面到底发生了啥，我就想问问你：是不是很爽？完全没有传统项目的繁琐的xml配置，爽到爆有木有？搭建一个项目骨架只要几秒钟！这就是SpringBoot带给我们的便利~ 就是这么神奇！就是这么牛逼！

三、项目简单解析

首先我们来看，生成好的项目中的SpringbootDemoApplication.java文件，内容如下：

package com.hafiz.springbootdemo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class SpringbootDemoApplication {

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

代码很简单，但最耀眼的就是@SpringBootApplication注解以及在main方法中运行的SpringAppliation.run()了，那我们要揭开SpringBoot应用的奥秘，很明显就要拿这二位开刀了！

@SpringBootApplication注解解析

先看看@SpringBootApplication注解的源码：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = {
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
    ...
}

我们看到@SpringBootApplication其实是一个复合的注解，起主要作用的就是@SpringBootConfiguration、@EnableAutoConfiguration以及@ComponentScan 三个注解组成，所以如果我们把SpringBoot启动类改写成如下方式，整个SpringBoot应用依然可以与之前的启动类功能一样：

@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = {
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public class SpringbootDemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringbootDemoApplication.class, args);
    }
}

因为我们每次新建项目时都要写上三个注解来完成配置，这显然太繁琐了，SpringBoot就为我们提供了@SpringBootApplication这样一个复合注解来简化我们的操作。简直不能再贴心一点了！

@SpringBootConfiguration注解解析

接着我们来看@SpringBootConfiguration注解的源码：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
public @interface SpringBootConfiguration {
}

我们可以看到，这里面依旧没有什么新东西，它SpringBoot为了区别@Configuration而新提供的专属于SpringBoot的注解，功能和@Configuration一模一样。而这里的@Configuration注解对于我们来说并不陌生，我们在上篇文章中进行了详细的介绍。SpringBoot的启动类标注了这个注解，毫无疑问，它本身也是个IoC容器的配置类。了解到了这里，我们其实可以把SpringBoot的启动类来拆成两个类，拆完以后就非常清楚明了了：

@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan
public class DemoConfiguration {

}

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

所以呢，启动类DemoApplication其实就是一个标准的Standalone类型的Java程序的main函数启动类，也并没有什么特殊的东西。

@EnableAutoConfiguration 的神奇之处

看到这货，我们不仅联想出Spring 中很多以“@Enable”开头的注解，比如：@EnableScheduling、@EnableCaching以及@EnableMBeanExport等，@EnableAutoConfiguration注解的理念和工作原理和它们其实一脉相承。简单的来说，就是该注解借助@Import注解的支持，Spring的IoC容器收集和注册特定场景相关的Bean定义：

• @EnableScheduling是通过@Import将Spring调度框架相关的bean都加载到IoC容器。
• @EnableMBeanExport是通过@Import将JMX相关的bean定义加载到IoC容器。

而@EnableAutoConfiguration注解也是借助@Import将所有复合配置条件的bean定义加载到IoC容器，仅此而已！而@EnableAutoConfiguration注解的源码如下：

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

这其中最关键的就是@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)了，它借助EnableAutoConfigurationImportSelector.class可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件的@Configuration配置类都加载到当前SpringBoot创建并使用的IoC容器，就像一个“八爪鱼”一样。

　　

下面我们给出EnableAutoConfigurationImportSelector.java的父类AutoConfigurationImportSelector.java的部分源码，来解释和验证上图：

public class AutoConfigurationImportSelector
        implements DeferredImportSelector, BeanClassLoaderAware, ResourceLoaderAware,
BeanFactoryAware, EnvironmentAware, Ordered {
    protected List<AutoConfigurationImportFilter> getAutoConfigurationImportFilters() {
        return SpringFactoriesLoader.loadFactories(AutoConfigurationImportFilter.class,
                this.beanClassLoader);
    }
    protected List<AutoConfigurationImportListener> getAutoConfigurationImportListeners() {
        return SpringFactoriesLoader.loadFactories(AutoConfigurationImportListener.class,
                this.beanClassLoader);
    }
}

以上源码可以看出，@EnableAutoConfiguration正是借助SpringFactoriesLoader的支持，才能完成如此伟大的壮举！

幕后英雄SpringFactoriesLoader详解

SpringFactoriesLoader属于Spring框架专属的一种扩展方案(其功能和使用方式类似于Java的SPI方案:java.util.ServiceLoader)，它的主要功能就是从指定的配置文件META-INF/spring.factories中加载配置，spring.factories是一个非常经典的java properties文件，内容格式是Key=Value形式，只不过这Key以及Value都非常特殊，为Java类的完整类名(Fully qualified name)，比如：

com.hafiz.service.DemoService=com.hafiz.service.impl.DemoServiceImpl,com.hafiz.service.impl.DemoServiceImpl2

然后Spring框架就可以根据某个类型作为Key来查找对应的类型名称列表了，SpringFactories源码如下：

public abstract class SpringFactoriesLoader {

    private static final Log logger = LogFactory.getLog(SpringFactoriesLoader.class);

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

    public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader){
        ...
    }

    public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        ...
    }
    // ...
}

对于@EnableAutoConfiguraion来说，SpringFactoriesLoader的用途和其本意稍微不同，它本意是为了提供SPI扩展，而在@EnableAutoConfiguration这个场景下，它更多的是提供了一种配置查找的功能的支持，也就是根据@EnableAutoConfiguration的完整类名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作为Key来获取一组对应的@Configuration类：

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.CloudAutoConfiguration,
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.CassandraRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseDataAutoConfiguration,
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.jpa.JpaRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.ldap.LdapDataAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.ldap.LdapRepositoriesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoDataAutoConfiguration,
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.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.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.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.flyway.FlywayAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.groovy.template.GroovyTemplateAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jersey.JerseyAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.jooq.JooqAutoConfiguration,
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.mobile.DeviceResolverAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mobile.DeviceDelegatingViewResolverAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mobile.SitePreferenceAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mongo.embedded.EmbeddedMongoAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mongo.MongoAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.mustache.MustacheAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.orm.jpa.HibernateJpaAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.reactor.ReactorAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.SecurityAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.SecurityFilterAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.FallbackWebSecurityAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.OAuth2AutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.sendgrid.SendGridAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.session.SessionAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.social.SocialWebAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.social.FacebookAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.social.LinkedInAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.social.TwitterAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.solr.SolrAutoConfiguration,
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.DispatcherServletAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.EmbeddedServletContainerAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.ErrorMvcAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.HttpEncodingAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.HttpMessageConvertersAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.MultipartAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.ServerPropertiesAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.WebClientAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.web.WebMvcAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.WebSocketAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.WebSocketMessagingAutoConfiguration,
org.springframework.boot.autoconfigure.webservices.WebServicesAutoConfiguration

在SpringBoot的autoconfigure依赖包中的META-INF文件下的spring.factories文件中，我们可以找到以上内容，这就很好的解释了为什么。

总结来说，@EnableAutoConfiguration能实现自动配置的原理就是：SpringFactoriesLoader从classpath中搜寻所有META-INF/spring.fatories文件，并将其中Key[org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration]对应的Value配置项通过反射的方式实例化为对应的标注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类，然后汇总到当前使用的IoC容器中。

非必须的@ComponentScan解析

为什么说这个注解是非必需的呢？因为我们知道作为Spring框架里的老成员，@ComponentScan的功能就是自动扫描并加载复合条件的组件或Bean定义，最终将这些bean定义加载到当前使用的容器中。这个过程，我们可以手工单个进行注册，不是一定要通过这个注解批量扫描和注册，所以说@ComponentScan是非必需的。

所以，如果我们当前应用没有任何bean定义需要通过@ComponentScan加载到当前SpringBoot应用对应的IoC容器，那么，去掉@ComponentScan注解，当前的SpringBoot应用依旧可以完美运行！那是不是到目前为止，依旧没有什么新鲜的事物出现？

关于我们用到的@RestController以及@GetMapping

@RestController注解也是一个复合注解，没啥新东西，就是自动返回json类型的数据，源码如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Controller
@ResponseBody
public @interface RestController {
    String value() default "";
}

@GetMapping注解也是一个复合注解，依旧没啥新东西，就是用来定义只支持GET请求的URL，源码如下：

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@RequestMapping(method = RequestMethod.GET)
public @interface GetMapping {
    ...
}