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Spring Boot自动装配详解

在《Spring Boot Hello World》中介绍了一个简单的spring boot例子，体验了spring boot中的诸多特性，其中的自动配置特性极大的简化了程序开发中的工作(不用写一行XML)。本文我们就来看一下spring boot是如何做到 自动配置 的。

首先阐明，spring boot的自动配置是基于spring framework提供的特性实现的，所以在本文中，我们先介绍spring framework的相关特性，在了解了这些基础知识后，我们再来看spring boot的自动配置是如何实现的。

基于Java代码对Spring进行配置

在以往使用spring framework进行程序开发时，相信大家也只是使用XML搭配注解的方式对spring容器进行配置，例如在XML文件中使用 <context:component-scan base-package="**"/> 指定spring需要扫描package的根路径。

除了使用XML对spring进行配置，还可以使用Java代码执行完全相同的配置。下面我们详细看一下如何使用Java代码对spring容器进行配置，详细内容可参考这里。

使用Java代码进行spring配置，有两个核心注解 @Configuration 和 @Bean ：

@Configuration
public class AppConfig {

    @Bean
    public SampleService sampleService() {
        return new SampleServiceImpl();
    }
}

@Bean 注解用于修饰方法，方法的返回值会作为一个bean装载到spring容器中。bean的id就是方法的名字。

@Configuration 注解用于修饰一个类，它表明这个类的作用是用来对spring容器进行配置的。

上面的Java代码相当于下面的XML配置：

<beans>
    <bean id="sampleService" class="com.**.SampleServiceImpl"/>
</beans>

使用AnnotationConfigApplicationContext类构建一个spring容器，从容器中取出对应的bean的测试代码如下：

public static void main(String[] args) {
    ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
    SampleService myService = ctx.getBean("sampleService" ,SampleService.class);
    myService.doService();
}

Java代码配置ComponentScan

使用 @ComponentScan 注解指定需要扫描package的根路径：

@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "com.**.service.impl")
public class AppConfig {

}

上面的Java代码相当于下面的XML配置：

<beans>
    <context:component-scan base-package="com.**.service.impl"/>
</beans>

此外，AnnotationConfigApplicationContext类还提供了scan方法用于指定要扫描的包路径。我们可以删除AppConfig类上的 @ComponentScan 注解，在构造spring容器时使用下面代码：

public static void main(String[] args) {
    AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext();
    ctx.scan("com.**.service.impl");
    ctx.refresh();
    SampleService myService = ctx.getBean("sampleService" ,SampleService.class);
    myService.doService();
}

使用@Import组合多个配置

将所有的spring配置全部放在同一个类中肯定是不合适的，这会导致那个配置类非常复杂。通常会创建多个配置类，再借助@Import将多个配置类组合成一个。@Import的功能类似于XML中的 <import/> 。

@Configuration
public class ConfigA {

    @Bean
    public A a() {
        return new A();
    }
}

@Configuration
@Import(ConfigA.class)
public class ConfigB {

    @Bean
    public B b() {
        return new B();
    }
}

上面的代码分别创建了两个配置类ConfigA和ConfigB，它们分别定义了a和b两个Bean。在ConfigB上使用 @Import 注解导入ConfigA的配置，此时应用代码如果加载ConfigB的配置，就自动也加载了ConfigA的配置。如下代码所示：

public static void main(String[] args) {
    // 只加载ConfigB一个配置类，但同时也包含了ConfigA的配置
    ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(ConfigB.class);

    A a = ctx.getBean(A.class);
    B b = ctx.getBean(B.class);

    System.out.println(a);
    System.out.println(b);
}

@Import还可以同时导入多个配置类。当有多个配置类需要同时导入时，示意代码如下：

@Configuration
@Import({ServiceConfig.class, RepositoryConfig.class})
public class SystemTestConfig {

    @Bean
    public DataSource dataSource() {
        // return new DataSource
    }
}

条件注解@Conditional

@Conditional注解根据某一个条件是否成立来判断是否构建Bean。借助Condition接口可以表示一个特定条件。例如下面代码实现了一个条件，当然这个条件始终成立：

public class SampleCondition implements Condition {

    @Override
    public boolean matches(ConditionContext conditionContext, AnnotatedTypeMetadata annotatedTypeMetadata) {
        // 如果条件成立返回true， 反之返回false
        return true;
    }
}

有了表达条件的类SampleCondition，接下来我们就可以通过@Conditional注解对创建bean的函数进行配置：

请输入代码@Configuration
public class ConditionConfig {

    // 只有当满足SampleCondition指定的条件时，参会构造id时sampleBean这个bean。当然这里的条件始终成立
    @Conditional(SampleCondition.class)
    @Bean
    public SampleBean sampleBean() {
        return new SampleBean();
    }
}

由于SampleCondition的matches方法返回true，表示创建bean的条件成立，所以sampleBean会被创建。如果matches返回false，sampleBean就不会被构建。

在spring boot中，根据这个原理提供了很多@ConditionOnXXX的注解，这些注解都在包org.springframework.boot.autoconfigure.condition下面。例如比较常见的@ConditionalOnClass注解，这个注解的判断逻辑是只有指定的某个类在classpath上存在时，判断条件才成立。@ConditionalOnClass的具体代码如下：

@Target({ ElementType.TYPE, ElementType.METHOD })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Conditional(OnClassCondition.class)
public @interface ConditionalOnClass {

    Class<?>[] value() default {};

    String[] name() default {};
}

@ConditionalOnClass具体的判断逻辑可参看OnClassCondition类。

@SpringBootApplication注解

介绍完前面这些基础的知识后，我们来看Spring Boot是如何实现自动装配的。

《Spring Boot官方文档第14章》推荐在程序的main class上使用注解@SpringBootApplication对Spring应用进行自动配置，我们就从分析这个注解开始。下面是@SpringBootApplication主要代码：

@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 {
    // ...

@SpringBootApplication是一个组合注解，主要由@SpringBootConfiguration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan三个注解构成。

@SpringBootConfiguration表明被标注的类是提供了Spring Boot应用的配置，其实这个注解与@Configuration注解的功能类似。

@ComponentScan指定需要扫描package的路径，@SpringBootApplication也提供了相应属性，指定需要扫描哪些package或不扫描哪些package。《Spring Boot官方文档》建议将应用的main class放置于整个工程的根路径，并用@SpringBootApplication注解修饰main class，这样整个项目的子package就都会被自动扫描包含。建议的工程结构如下所示，其中Application就是应用的main class。

com
 +- example
     +- myapplication
         +- Application.java
         |
         +- customer
         |   +- Customer.java
         |   +- CustomerController.java
         |   +- CustomerService.java
         |   +- CustomerRepository.java
         |
         +- order
             +- Order.java
             +- OrderController.java
             +- OrderService.java
             +- OrderRepository.java

@EnableAutoConfiguration是这里最重要的注解，它实现了对Spring Boot应用自动装配的功能。@EnableAutoConfiguration是利用 SpringFactoriesLoader 机制加载自动装配配置的，它的配置数据在META-INF/spring.factories中，我们打开spring-boot-autoconfigure jar中的该文件，发现EnableAutoConfiguration对应着N多 * AutoConfiguration配置类，我们截取几个重要的配置类如下(已经删除了很多)：

# Auto Configure
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=/
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.CloudServiceConnectorsAutoConfiguration,/
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.elasticsearch.ElasticsearchAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.elasticsearch.ElasticsearchDataAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.elasticsearch.ElasticsearchRepositoriesAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.jdbc.JdbcRepositoriesAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.jpa.JpaRepositoriesAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.ldap.LdapRepositoriesAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoDataAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoReactiveDataAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoReactiveRepositoriesAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoRepositoriesAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisReactiveAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisRepositoriesAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.data.web.SpringDataWebAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.elasticsearch.jest.JestAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.elasticsearch.rest.RestClientAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.flyway.FlywayAutoConfiguration,/
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.http.HttpMessageConvertersAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.http.codec.CodecsAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.influx.InfluxDbAutoConfiguration,/
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.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.groovy.template.GroovyTemplateAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.jersey.JerseyAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.jooq.JooqAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.jsonb.JsonbAutoConfiguration,/
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.mongo.embedded.EmbeddedMongoAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.mongo.MongoAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.mongo.MongoReactiveAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.mustache.MustacheAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.orm.jpa.HibernateJpaAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.quartz.QuartzAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.DispatcherServletAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.ServletWebServerFactoryAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.ErrorMvcAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.HttpEncodingAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.MultipartAutoConfiguration,/
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.WebMvcAutoConfiguration,/

可以看到Spring Boot已经写好了N多 * AutoConfiguration类，有Spring Framework的、Web的、redis的、JDBC的等等。

我们从其中选择HttpEncodingAutoConfiguration这个类来看下它是如何实现自动配置的：

@Configuration
@EnableConfigurationProperties(HttpProperties.class)
@ConditionalOnWebApplication(type = ConditionalOnWebApplication.Type.SERVLET)
@ConditionalOnClass(CharacterEncodingFilter.class)
@ConditionalOnProperty(prefix = "spring.http.encoding", value = "enabled",
        matchIfMissing = true)
public class HttpEncodingAutoConfiguration {

    private final HttpProperties.Encoding properties;

    public HttpEncodingAutoConfiguration(HttpProperties properties) {
        this.properties = properties.getEncoding();
    }

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public CharacterEncodingFilter characterEncodingFilter() {
        CharacterEncodingFilter filter = new OrderedCharacterEncodingFilter();
        filter.setEncoding(this.properties.getCharset().name());
        filter.setForceRequestEncoding(this.properties.shouldForce(Type.REQUEST));
        filter.setForceResponseEncoding(this.properties.shouldForce(Type.RESPONSE));
        return filter;
    }

上面代码表示，只有在满足如下条件时，才会注入characterEncodingFilter这个bean：