SpringBoot源码

SpringBoot核心前置内容

1.Spring注解编程的发展过程

1.1 Spring 1.x

2004年3月24日，Spring1.0 正式发布，提供了IoC，AOP及XML配置的方式。

在Spring1.x版本中提供的是纯XML配置的方式，也就是在该版本中必须要提供xml的配置文件，在该文件中通过 <bean> 标签来配置需要被IoC容器管理的Bean。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">


    <bean class="com.bobo.demo01.UserService" />
</beans>

调试代码

public static void main(String[] args) {
    ApplicationContext ac = new FileSystemXmlApplicationContext("classpath:applicationContext01.xml");
    System.out.println("ac.getBean(UserService.class) = " + ac.getBean(UserService.class));
}

输出结果

在Spring1.2版本的时候提供了@Transaction (org.springframework.transaction.annotation )注解。简化了事务的操作.

1.2 Spring 2.x

在2006年10月3日 Spring2.0问世了，在2.x版本中，比较重要的特点是增加了很多注解

Spring 2.5之前

在2.5版本之前新增的有 @Required @Repository @Aspect,同时也扩展了XML的配置能力，提供了第三方的扩展标签，比如 <dubbo>

@Required

如果你在某个java类的某个set方法上使用了该注释，那么该set方法对应的属性在xml配置文件中必须被设置，否则就会报错！！！

public class UserService {


    private String userName;

    public String getUserName() {
        return userName;
    }

    @Required
    public void setUserName(String userName) {
        this.userName = userName;
    }
}

如果在xml文件中不设置对应的属性就会给出错误的提示。

设置好属性后就没有了错误提示了

源码中可以看到 @Required从2.0开始提供

@Repository

@Repository 对应数据访问层Bean.这个注解在Spring2.0版本就提供的有哦，大家可能没有想到。

@Aspect

@Aspect是AOP相关的一个注解，用来标识配置类。

Spring2.5 之后

在2007年11月19日，Spring更新到了2.5版本，新增了很多常用注解，大大的简化配置操作。

注解	说明
@Autowired	依赖注入
@Qualifier	配置@Autowired注解使用
@Component	声明组件
@Service	声明业务层组件
@Controller	声明控制层组件
@RequestMapping	声明请求对应的处理方法

在这些注解的作用下，可以不用在xml文件中去注册没有bean，这时只需要指定扫码路径，然后在对应的Bean头部添加相关的注解即可，这大大的简化了配置及维护工作。案例如下：

在配置文件中只需要配置扫码路径即可：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

    <context:component-scan base-package="com.bobo" />

</beans>

持久层代码：

@Repository
public class UserDao {

    public void query(){
        System.out.println("dao query ..." );
    }
}

业务逻辑层代码

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserDao dao;

    public void query(){
        dao.query();
    }
}

控制层代码：

@Controller
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService service;

    public void query(){
        service.query();
    }
}

测试代码

public class Demo02Main {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext02.xml");
        UserController acBean = ac.getBean(UserController.class);
        acBean.query();
    }
}

虽然在Spring的2.5版本提供了很多的注解，也大大的简化了开发，但是任然没有摆脱XML配置驱动。

1.3 Spring 3.x

在2009年12月16日发布了Spring3.0版本，这是一个注解编程发展的里程碑版本，在该版本中全面拥抱Java5。提供了 @Configuration注解，目的就是去xml化。同时通过 @ImportResource来实现Java配置类和XML配置的混合使用来实现平稳过渡。

/**
 * @Configuration 标注的Java类 相当于 application.xml 配置文件
 */
@Configuration
public class JavaConfig {

    /**
     * @Bean 注解 标注的方法就相当于 <bean></bean> 标签
              也是 Spring3.0 提供的注解
     * @return
     */
    @Bean
    public UserService userService(){
        return new UserService();
    }
}

在Spring3.1 版之前配置扫描路径还只能在 XML 配置文件中通过 component-scan 标签来实现，在3.1之前还不能够完全实现去XML配置，在3.1 版本到来的时候，提供了一个 @ComponentScan注解，该注解的作用是替换掉 component-scan标签，是注解编程很大的进步，也是Spring实现无配置话的坚实基础。

@ComponentScan

@ComponentScan的作用是指定扫码路径，用来替代在XML中的 <component-scan>标签，默认的扫码路径是当前注解标注的类所在的包及其子包。

定义UserService

@Service
public class UserService {
}

创建对于的Java配置类

@Configuration
@ComponentScan
public class JavaConfig {

    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(JavaConfig.class);
        System.out.println("ac.getBean(UserService.class) = " + ac.getBean(UserService.class));
    }
}

输出的结果

当然也可以指定特定的扫描路径

@Configuration
// 指定特定的扫描路径
@ComponentScan(value = {"com.bobo.demo04"})
public class JavaConfig {

    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(JavaConfig.class);
        System.out.println("ac.getBean(UserService.class) = " + ac.getBean(UserService.class));
    }
}

@Import

@Import注解只能用在类上，作用是快速的将实例导入到Spring的IoC容器中，将实例导入到IoC容器中的方式有很多种，比如 @Bean注解,@Import注解可以用于导入第三方包。具体的使用方式有三种。
（用在类上，也能将类导入spring容器）

静态导入

静态导入的方式是直接将需要导入到IoC容器中的对象类型直接添加进去即可。

这种方式的好处是简单，直接，但是缺点是如果要导入的比较多，则不太方便，而且也不灵活。

ImportSelector

@Import注解中也可以添加一个实现了 ImportSelector接口的类型，这时不会将该类型导入IOC容器中，而是会调用 ImportSelector接口中定义的 selectImports方法，将该方法的返回的字符串数组的类型添加到容器中。

定义两个业务类

public class Cache {
}
public class Logger {
}

定义ImportSelector接口的实现,方法返回的是需要添加到ICC容器中的对象对应的类型的全类路径的字符串数组，可以根据不同的业务需求而导入不同的类型，会更加的灵活些。

public class MyImportSelector implements ImportSelector {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
        return new String[]{Logger.class.getName(),Cache.class.getName()};
    }
}

导入测试案例

@Configuration
@Import(MyImportSelector.class)
public class JavaConfig {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(JavaConfig.class);
        for (String beanDefinitionName : ac.getBeanDefinitionNames()) {
            System.out.println("beanDefinitionName = " + beanDefinitionName);
        }
    }
}

输出结果：

ImportBeanDefinitionRegistrar

除了上面所介绍的ImportSelector方式灵活导入以外还提供了 ImportBeanDefinitionRegistrar 接口,也可以实现，相比 ImportSelector 接口的方式,ImportBeanDefinitionRegistrar 的方式是直接在定义的方法中提供了 BeanDefinitionRegistry ,自己在方法中实现注册。

public class MyImportBeanDefinitionRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar {
    @Override
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
        // 将需要注册的对象封装为 RootBeanDefinition 对象
        RootBeanDefinition cache = new RootBeanDefinition(Cache.class);
        registry.registerBeanDefinition("cache",cache);

        RootBeanDefinition logger = new RootBeanDefinition(Logger.class);
        registry.registerBeanDefinition("logger",logger);
    }
}

测试代码

@Configuration
@Import(MyImportBeanDefinitionRegistrar.class)
public class JavaConfig {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(JavaConfig.class);
        for (String beanDefinitionName : ac.getBeanDefinitionNames()) {
            System.out.println("beanDefinitionName = " + beanDefinitionName);
        }
    }
}

输出结果

@EnableXXX

@Enable模块驱动，其实是在系统中先开发好各个功能独立的模块，比如 Web MVC 模块， AspectJ代理模块，Caching模块等。

案例说明，先定义好功能模块

/**
 * 定义一个Java配置类
 */
@Configuration
public class HelloWorldConfiguration {

    @Bean
    public String helloWorld(){
        return "Hello World";
    }
}

然后定义@Enable注解

/**
 * 定义@Enable注解
 * 在该注解中通过 @Import 注解导入自定义的模块，使之生效。
 */
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(HelloWorldConfiguration.class)
public @interface EnableHelloWorld {
}

测试代码

@Configuration
// 加载 自定义 模块
@EnableHelloWorld
public class JavaMian {

    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(JavaMian.class);
        String helloWorld = ac.getBean("helloWorld", String.class);
        System.out.println("helloWorld = " + helloWorld);
    }
}

效果

1.4 Spring 4.x

2013年11月1 日更新的Spring 4.0 ，完全支持Java8.这是一个注解完善的时代，提供的核心注解是@Conditional条件注解。@Conditional 注解的作用是按照一定的条件进行判断，满足条件就给容器注册Bean实例。

@Conditional的定义为：

// 该注解可以在 类和方法中使用
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Conditional {

    /**
     * 注解中添加的类型必须是 实现了 Condition 接口的类型
     */
    Class<? extends Condition>[] value();

}

Condition是个接口，需要实现matches方法，返回true则注入bean，false则不注入。

案例讲解：

/**
 * 定义一个 Condition 接口的是实现
 */
public class MyCondition implements Condition {
    @Override
    public boolean matches(ConditionContext context, AnnotatedTypeMetadata metadata) {
		@verride
		public boolean matches(ConditionContext context,AnnotatedTypeMetadata metadata) {
		// 根据我们特定的业务需求来决定是否注入对应的对象
        try {
            boolean flage = context.getRegistry().containsBeanDefinition("userService");
            if (flage) {
                Class.forName("com.bobo.test.test666");
                return flage;
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return false;// 默认返回false
    }
}

创建Java配置类

@Configuration
public class JavaConfig {

    @Bean
    // 条件注解，添加的类型必须是 实现了 Condition 接口的类型
    // MyCondition的 matches 方法返回true 则注入，返回false 则不注入
    @Conditional(MyCondition.class)
    public StudentService studentService(){
        return new StudentService();
    }

    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(JavaConfig.class);
        for (String beanDefinitionName : ac.getBeanDefinitionNames()) {
            System.out.println("beanDefinitionName = " + beanDefinitionName);
        }
    }
}

测试：

但是将 matchs方法的返回结果设置为 true 则效果不同

所以@Conditional的作用就是提供了对象导入IoC容器的条件机制，这也是SpringBoot中的自动装配的核心关键。当然在4.x还提供一些其他的注解支持，比如 @EventListener,作为ApplicationListener接口编程的第二选择,@AliasFor解除注解派生的时候冲突限制。@CrossOrigin作为浏览器跨域资源的解决方案。

1.5 Spring 5.x

2017年9月28日，Spring来到了5.0版本。5.0同时也是SpringBoot2.0的底层。注解驱动的性能提升方面不是很明显。在Spring Boot应用场景中，大量使用@ComponentScan扫描，导致Spring模式的注解解析时间耗时增大，因此，5.0时代引入**@Indexed**，为Spring模式注解添加索引。

当在项目中使用了 @Indexed之后，编译打包的时候会在项目中自动生成 META-INT/spring.components文件。当Spring应用上下文执行 ComponentScan扫描时，META-INT/spring.components将会被 CandidateComponentsIndexLoader 读取并加载，转换为 CandidateComponentsIndex对象，这样的话 @ComponentScan不在扫描指定的package，而是读取 CandidateComponentsIndex对象，从而达到提升性能的目的。

<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context-indexer</artifactId>
</dependency>

使用@Indexed注解

核心条件注解@Conditional控制对象是否注入到容器中，@Import 注解中导入的类型
ImportSelector 接口，不会将该类型注入到容器中而是会将selectImports的返回的类型的全类路径的字符串的数据注入到容器中动态注入（类似于factoryBean）
ImportBeanDefinitionRegistrar 的方式是直接在定义的方法中提供了 BeanDefinitionRegistry ,自己在方法中实现注册。（自己注册了bean定义，接口类似于factoryBean）
@Indexed ，编译打包的时候会在项目中自动生成 META-INT/spring.components文件。当Spring应用上下文执行 ComponentScan扫描时，META-INT/spring.components将会被 CandidateComponentsIndexLoader 读取并加载，从而达到提升spring性能的目的。

2. 什么是SPI

为什么要讲SPI呢？因为在SpringBoot的自动装配中其实有使用到SPI机制，所以掌握了这部分对于SpringBoot的学习还是很有帮助的。

SPI ，全称为 Service Provider Interface，是一种服务发现机制。它通过在ClassPath路径下的META-INF/services文件夹查找文件，自动加载文件里所定义的类。这一机制为很多框架扩展提供了可能，比如在Dubbo、JDBC中都使用到了SPI机制。先通过一个很简单的例子来看下它是怎么用的。

案例介绍

先定义接口项目

然后创建一个扩展的实现，先导入上面接口项目的依赖

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.bobo</groupId>
            <artifactId>JavaSPIBase</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
    </dependencies>

然后创建接口的实现

/**
 * SPI：MySQL对于 baseURL 的一种实现
 */
public class MySqlConnection implements BaseData {
    @Override
    public void baseURL() {
        System.out.println("mysql 的扩展实现....");
    }
}

然后在resources目录下创建 META-INF/services 目录，然后在目录中创建一个文件，名称必须是定义的接口的全类路径名称。然后在文件中写上接口的实现类的全类路径名称。

同样的再创建一个案例

然后在测试的项目中测试

    public static void main(String[] args) {
        ServiceLoader<BaseData> providers = ServiceLoader.load(BaseData.class);
        Iterator<BaseData> iterator = providers.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            BaseData next = iterator.next();
            next.baseURL();
        }
    }

根据不同的导入，执行的逻辑会有不同

源码查看

ServiceLoader

首先来看下ServiceLoader的类结构

   // 配置文件的路径
    private static final String PREFIX = "META-INF/services/";

    // 加载的服务  类或者接口
    private final Class<S> service;

    // 类加载器
    private final ClassLoader loader;

    // 访问权限的上下文对象
    private final AccessControlContext acc;

    // 保存已经加载的服务类
    private LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>();

    // 内部类，真正加载服务类
    private LazyIterator lookupIterator;

load

load方法创建了一些属性，重要的是实例化了内部类，LazyIterator。

public final class ServiceLoader<S> implements Iterable<S>
    private ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl) {
        //要加载的接口
        service = Objects.requireNonNull(svc, "Service interface cannot be null");
        //类加载器
        loader = (cl == null) ? ClassLoader.getSystemClassLoader() : cl;
        //访问控制器
        acc = (System.getSecurityManager() != null) ? AccessController.getContext() : null;
         reload();
        
    }
    public void reload() {
        //先清空
        providers.clear();
        //实例化内部类 
        LazyIterator lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);
    }
}

查找实现类和创建实现类的过程，都在LazyIterator完成。当调用iterator.hasNext和iterator.next方法的时候，实际上调用的都是LazyIterator的相应方法。

private class LazyIterator implements Iterator<S>{
    Class<S> service;
    ClassLoader loader;
    Enumeration<URL> configs = null;
    Iterator<String> pending = null;
    String nextName = null; 
    private boolean hasNextService() {
        //第二次调用的时候，已经解析完成了，直接返回
        if (nextName != null) {
            return true;
        }
        if (configs == null) {
            //META-INF/services/ 加上接口的全限定类名，就是文件服务类的文件
            //META-INF/services/com.viewscenes.netsupervisor.spi.SPIService
            String fullName = PREFIX + service.getName();
            //将文件路径转成URL对象
            configs = loader.getResources(fullName);
        }
        while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
            //解析URL文件对象，读取内容，最后返回
            pending = parse(service, configs.nextElement());
        }
        //拿到第一个实现类的类名
        nextName = pending.next();
        return true;
    }
}

创建实例对象，当然，调用next方法的时候，实际调用到的是，lookupIterator.nextService。它通过反射的方式，创建实现类的实例并返回。

private class LazyIterator implements Iterator<S>{
    private S nextService() {
        //全限定类名
        String cn = nextName;
        nextName = null;
        //创建类的Class对象
        Class<?> c = Class.forName(cn, false, loader);
        //通过newInstance实例化
        S p = service.cast(c.newInstance());
        //放入集合，返回实例
        providers.put(cn, p);
        return p; 
    }
}

看到这儿，已经很清楚了。获取到类的实例，自然就可以对它为所欲为了！

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