【本人秃顶程序员】SpringBoot | 是如何实现自动配置的？

ゝ一纸荒年。 2022-02-24 15:56 301阅读 0赞

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# 配置文件能写什么？ #

相信接触过 SpringBoot 的朋友都知道 SpringBoot 有各种 starter 依赖，想要什么直接勾选加进来就可以了。想要自定义的时候就直接在配置文件写自己的配置就好。但你们有没有困惑，为什么 SpringBoot 如此智能，到底配置文件里面能写什么呢？

带着这个疑问，我翻了下 SpringBoot 官网看到这么一些配置样例：

![SpringBoot 配置样例][SpringBoot]

发现 SpringBoot 可配置的东西非常多，上图只是节选。有兴趣的查看这个网址：  
[https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.1.3.RELEASE/reference/htmlsingle/\#boot-features-external-config-yaml][https_docs.spring.io_spring-boot_docs_2.1.3.RELEASE_reference_htmlsingle_boot-features-external-config-yaml]

# 自动配置原理 #

这里我拿之前创建过的 SpringBoot 来举例讲解 SpringBoot 的自动配置原理，首先看这么一段代码：

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

毫无疑问这里只有 @SpringBootApplication 值得研究，进入 @SpringBootApplication 的源码：

![@SpringBootApplication 源码][SpringBootApplication]

SpringBoot 启动的时候加载主配置类，开启了自动配置功能 @EnableAutoConfiguration，再进入 @EnableAutoConfiguration 源码：

![@EnableAutoConfiguration 源码][EnableAutoConfiguration]

发现最重要的就是 @Import(AutoConfigurationImportSelector.class) 这个注解，其中的 AutoConfigurationImportSelector 类的作用就是往 Spring 容器中导入组件，我们再进入这个类的源码，发现有这几个方法：

/**
    * 方法用于给容器中导入组件
    **/
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
            return NO_IMPORTS;
        }
        AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
            .loadMetadata(this.beanClassLoader);
        AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(
            autoConfigurationMetadata, annotationMetadata);  // 获取自动配置项
        return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
    }
    
    // 获取自动配置项
    protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(
        AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata,
        AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
            return EMPTY_ENTRY;
        }
        AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
        List < String > configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,
            attributes);  //  获取一个自动配置 List ，这个 List 就包含了所有自动配置的类名
        configurations = removeDuplicates(configurations);
        Set < String > exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
        checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
        configurations.removeAll(exclusions);
        configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
        fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
        return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
    }
    
    //   获取一个自动配置 List ，这个 List 就包含了所有的自动配置的类名
    protected List < String > getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata,
        AnnotationAttributes attributes) {
        // 通过 getSpringFactoriesLoaderFactoryClass 获取默认的 EnableAutoConfiguration.class 类名，传入 loadFactoryNames 方法
        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;
    }
    
    // 默认的 EnableAutoConfiguration.class 类名
    protected Class<?> getSpringFactoriesLoaderFactoryClass() {
        return EnableAutoConfiguration.class;
    }

代码注释很清楚：

1.  首先注意到 selectImports 方法，其实从方法名就能看出，这个方法用于给容器中导入组件，然后跳到 getAutoConfigurationEntry 方法就是用于获取自动配置项的。
2.  再来进入 getCandidateConfigurations 方法就是 获取一个自动配置 List ，这个 List 就包含了所有的自动配置的类名 。
3.  再进入 SpringFactoriesLoader 类的 loadFactoryNames 方法，跳转到 loadSpringFactories 方法发现 ClassLoader 类加载器指定了一个 FACTORIES\_RESOURCE\_LOCATION 常量。
4.  然后利用 PropertiesLoaderUtils 把 ClassLoader 扫描到的这些文件的内容包装成 properties 对象，从 properties 中获取到 EnableAutoConfiguration.class 类（类名）对应的值，然后把他们添加在容器中。

public static List < String > loadFactoryNames(Class < ? > factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
        String factoryClassName = factoryClass.getName();
        return loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName, Collections.emptyList());
    }
    
    private static Map < String, List < String >> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {
        MultiValueMap < String, String > result = cache.get(classLoader);
        if (result != null) {
            return result;
        }
    
        try {
            // 扫描所有 jar 包类路径下  META-INF/spring.factories
            Enumeration < URL > urls = (classLoader != null ?
                classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :
                ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION));
            result = new LinkedMultiValueMap < > ();
            while (urls.hasMoreElements()) {
                URL url = urls.nextElement();
                UrlResource resource = new UrlResource(url);
                // 把扫描到的这些文件的内容包装成 properties 对象
                Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
                for (Map.Entry < ? , ? > entry : properties.entrySet()) {
                    String factoryClassName = ((String) entry.getKey()).trim();
                    for (String factoryName: StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue())) {
                        // 从 properties 中获取到 EnableAutoConfiguration.class 类（类名）对应的值，然后把他们添加在容器中
                        result.add(factoryClassName, factoryName.trim());
                    }
                }
            }
            cache.put(classLoader, result);
            return result;
        } catch (IOException ex) {
            throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
                FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
        }
    }

点击 FACTORIES\_RESOURCE\_LOCATION 常量，我发现它指定的是 jar 包类路径下 META-INF/spring.factories 文件：

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

将类路径下 META-INF/spring.factories 里面配置的所有 EnableAutoConfiguration 的值加入到了容器中，所有的 EnableAutoConfiguration 如下所示：注意到 EnableAutoConfiguration 有一个 = 号，= 号后面那一串就是这个项目需要用到的自动配置类。

# Auto Configure
    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.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.cassandra.CassandraReactiveDataAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraReactiveRepositoriesAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraRepositoriesAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseDataAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseReactiveDataAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.data.couchbase.CouchbaseReactiveRepositoriesAutoConfiguration,\
    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.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.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.RedisReactiveAutoConfiguration,\
    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.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.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.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.reactor.core.ReactorCoreAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.SecurityAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.SecurityRequestMatcherProviderAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.UserDetailsServiceAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet.SecurityFilterAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.security.reactive.ReactiveSecurityAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.security.reactive.ReactiveUserDetailsServiceAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.sendgrid.SendGridAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.session.SessionAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.client.servlet.OAuth2ClientAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.client.reactive.ReactiveOAuth2ClientAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.resource.servlet.OAuth2ResourceServerAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.security.oauth2.resource.reactive.ReactiveOAuth2ResourceServerAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.solr.SolrAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.task.TaskExecutionAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.task.TaskSchedulingAutoConfiguration,\
    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.client.RestTemplateAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.web.embedded.EmbeddedWebServerFactoryCustomizerAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.HttpHandlerAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.ReactiveWebServerFactoryAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.WebFluxAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.error.ErrorWebFluxAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.function.client.ClientHttpConnectorAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.web.reactive.function.client.WebClientAutoConfiguration,\
    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,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.reactive.WebSocketReactiveAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.servlet.WebSocketServletAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.servlet.WebSocketMessagingAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.webservices.WebServicesAutoConfiguration,\
    org.springframework.boot.autoconfigure.webservices.client.WebServiceTemplateAutoConfiguration

每一个这样的 xxxAutoConfiguration 类都是容器中的一个组件，都加入到容器中，用他们来做自动配置。上述的每一个自动配置类都有自动配置功能，也可在配置文件中自定义配置。

# 举例说明 Http 编码自动配置原理 #

@Configuration 
    // 表示这是一个配置类，以前编写的配置文件一样，也可以给容器中添加组件
    
    @EnableConfigurationProperties(HttpEncodingProperties.class)  
    // 启动指定类的 ConfigurationProperties 功能；将配置文件中对应的值和 HttpEncodingProperties 绑定起来；并把 HttpEncodingProperties 加入到 ioc 容器中
    
    @ConditionalOnWebApplication 
    // Spring 底层 @Conditional 注解，根据不同的条件，如果满足指定的条件，整个配置类里面的配置就会生效；判断当前应用是否是 web 应用，如果是，当前配置类生效
    
    @ConditionalOnClass(CharacterEncodingFilter.class) 
    // 判断当前项目有没有这个类 CharacterEncodingFilter；SpringMVC 中进行乱码解决的过滤器；
    
    @ConditionalOnProperty(prefix = "spring.http.encoding", value = "enabled", matchIfMissing = true) 
    // 判断配置文件中是否存在某个配置  spring.http.encoding.enabled；如果不存在，判断也是成立的
    // 即使我们配置文件中不配置 pring.http.encoding.enabled=true，也是默认生效的；
    public class HttpEncodingAutoConfiguration {
    
        // 已经和 SpringBoot 的配置文件建立映射关系了
        private final HttpEncodingProperties properties;
    
        //只有一个有参构造器的情况下，参数的值就会从容器中拿
        public HttpEncodingAutoConfiguration(HttpEncodingProperties properties) {
            this.properties = properties;
        }
    
        @Bean 
        // 给容器中添加一个组件，这个组件的某些值需要从 properties 中获取
        @ConditionalOnMissingBean(CharacterEncodingFilter.class) 
        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;
        }

自动配置类做了什么不在这里赘述，请见上面代码注释。所有在配置文件中能配置的属性都是在 xxxxProperties 类中封装的；配置文件能配置什么就可以参照某个功能对应的这个属性类，例如上述提到的 @EnableConfigurationProperties(HttpProperties.class) ，我们打开 HttpProperties 文件源码节选：

@ConfigurationProperties(prefix = "spring.http")
    public class HttpProperties {
    
        public static class Encoding {
    
            public static final Charset DEFAULT_CHARSET = StandardCharsets.UTF_8;
    
            /**
             * Charset of HTTP requests and responses. Added to the "Content-Type" header if
             * not set explicitly.
             */
            private Charset charset = DEFAULT_CHARSET;
    
            /**
             * Whether to force the encoding to the configured charset on HTTP requests and
             * responses.
             */
            private Boolean force;
    
    }

在上面可以发现里面的属性 charset 、force 等，都是我们可以在配置文件中指定的，它的前缀就是 spring.http.encoding 如：

![spring.http.encoding 属性][spring.http.encoding]

另外，如果配置文件中有配该属性就取配置文件的，若无就使用 XxxxProperties.class 文件的默认值，比如上述代码的 Charset 属性，如果不配那就使用 UTF-8 默认值。

# 总结 #

1.  SpringBoot 启动会加载大量的自动配置类
2.  我们看我们需要的功能有没有 SpringBoot 默认写好的自动配置类；
3.  我们再来看这个自动配置类中到底配置了哪些组件 ( 只要我们要用的组件有，我们就不需要再来配置，若没有，我们可能就要考虑自己写一个配置类让 SpringBoot 扫描了)
4.  给容器中自动配置类添加组件的时候，会从 properties 类中获取某些属性。我们就可以在配置文件中指定这些属性的值；

xxxxAutoConfigurartion 自动配置类的作用就是**给容器中添加组件**

xxxxProperties 的作用就是**封装配置文件中相关属性**

至此，总算弄明白了 SpringBoot 的自动配置原理。我水平优先，如有不当之处，敬请指出，相互交流学习，希望对你们有帮助。

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[https_docs.spring.io_spring-boot_docs_2.1.3.RELEASE_reference_htmlsingle_boot-features-external-config-yaml]: https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.1.3.RELEASE/reference/htmlsingle/#boot-features-external-config-yaml
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[EnableAutoConfiguration]: /images/20220224/42a0d14e1d49487d83c9cfca6e691620.png
[spring.http.encoding]: /images/20220224/0901ca6481624695a048d2ef6cc9c457.png