SpringBoot自动配置原理

一、引言

在Spring+SpringMVC框架下，我们需要两个配置文件（一个文件也行哈），来集成Spring和SpringMVC。但使用SpringBoot之后，我们就不需要像之前那样繁琐的配置了，SpringBoot帮我们一站式配置好，这就要归功于SpringBoot的自动配置，下面来探索一下自动配置的原理。

下面这个链接是SpringBoot官方文档，专门介绍了在application.properties配置文件中，可以配置哪些参数，可以参考一下。

https://docs.spring.io/spring-boot/docs/1.5.9.RELEASE/reference/htmlsingle/#common-application-properties

二、自动配置原理

1、SpringBoot启动时，会加载 被@SpringBootApplication注解 修饰的主配置类，而该注解又开启了自动配置功能 @EnableAutoConfiguration；

@Target(ElementType.TYPE)            // 注解的适用范围，其中TYPE用于描述类、接口（包括包注解类型）或enum声明
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  // 注解的生命周期，保留到class文件中（三个生命周期）
@Documented                          // 表明这个注解应该被javadoc记录
@Inherited                           // 子类可以继承该注解
@SpringBootConfiguration             // 继承了Configuration，表示当前是注解类
@EnableAutoConfiguration             // 开启springboot的注解功能
@ComponentScan(excludeFilters = {     // 扫描路径设置（具体使用待确认）
            @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
            @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication { 
    @AliasFor(annotation = EnableAutoConfiguration.class)
    Class<?>[] exclude() default { };
    @AliasFor(annotation = EnableAutoConfiguration.class)
    String[] excludeName() default { };
    @AliasFor(annotation = ComponentScan.class, attribute = "basePackages")
    String[] scanBasePackages() default { };
    @AliasFor(annotation = ComponentScan.class, attribute = "basePackageClasses")
    Class<?>[] scanBasePackageClasses() default { };
}

虽然定义使用了多个Annotation进行了原信息标注，但实际上重要的只有三个Annotation：

@SpringBootConfiguration：点开查看发现里面是应用了@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan

2、@Configuration注解说明

这里的@Configuration不陌生，它就是JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置类使用的那个@Configuration，SpringBoot社区推荐使用基于JavaConfig的配置形式，所以，这里的启动类标注了@Configuration之后，本身其实也是一个IoC容器的配置类。以下两种配置方式等价：

基于XML的配置形式：

<bean id="jdbcTemplate" class="..JDBCTemplate">
    ...
</bean>

基于JavaConfig的配置形式：

@Configuration
    public class JDBCConfiguration{ 
        @Bean
        public JDBCTemplate jdbcTemplate(){ 
            return new JDBCTemplate ();
        }
    }

任何一个标注了@Bean的方法，其返回值将作为一个bean定义注册到Spring的IoC容器，方法名将默认成该bean定义的id。

3、@ComponentScan

@ComponentScan注解功能：其实就是自动扫描并加载符合条件的组件（比如@Component、@Repository等）或者bean定义，最终将这些bean定义加载到IoC容器中。

我们可以通过basePackages等属性来细粒度的定制@ComponentScan自动扫描的范围，如果不指定，则默认Spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。

4、@EnableAutoConfiguration 注解：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration { 
    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";
    Class<?>[] exclude() default { };
    String[] excludeName() default { };
}

被两个注解修饰：

@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)

5、@AutoConfigurationPackage 注解：

点击进入该注解，可以发现：

@Import(AutoConfigurationPackages.Registrar.class)
public @interface AutoConfigurationPackage { 
}
//注册了一个Bean的定义
static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports { 
    @Override
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata,
            BeanDefinitionRegistry registry) { 
        register(registry, new PackageImport(metadata).getPackageName());
    }
}

new PackageImport(metadata).getPackageName()，它其实返回了当前主程序类所在包以及下面所有子包的组件，然后将这些组件注册到Spring容器中。

注意：这里分析可以知道，我们要把将主配置类（@SpringBootApplication标注的类）放在项目的最高级中。

6、@Import注解：
利用AutoConfigurationImportSelector给容器中导入一些组件，在AutoConfigurationImportSelector类中，查看selectImports()函数：

@Override
public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) { 
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) { 
        return NO_IMPORTS;
    }
    AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = 
    AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);
    AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
    //获取候选的配置，此行代码很重要
    List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,attributes);
    configurations = removeDuplicates(configurations);
    Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
    checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
    configurations.removeAll(exclusions);
    configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
    fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
    return StringUtils.toStringArray(configurations);
}

查看getCandidateConfigurations()方法

protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata,
        AnnotationAttributes attributes) { 
    List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(
            getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), getBeanClassLoader());
    return configurations;
}

该方法扫描所有jar包类路径下 META‐INF/spring.factories，把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。

查看loadFactoryNames()方法

private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) { 
    MultiValueMap<String, String> result = cache.get(classLoader);
    if (result != null) { 
        return result;
    }
    try { 
        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);
            Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
            for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) { 
                List<String> factoryClassNames = Arrays.asList(
                        StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue()));
                result.addAll((String) entry.getKey(), factoryClassNames);
            }
        }
        cache.put(classLoader, result);
        return result;
    }
    catch (IOException ex) { 
        throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
                FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
    }
}

该方法会将类路径下 META-INF/spring.factories 里面配置的所有EnableAutoConfiguration的值加入到了容器中；

下面是spring-boot-autoconfigure包中的META-INF下的spring.factories文件中的自动配置，其中每一个这样的 xxxAutoConfiguration类都是容器中的一个组件，都加入到容器中，用它们来做自动配置；

# 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.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.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.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.MongoReactiveDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.mongo.MongoReactiveRepositoriesAutoConfiguration,\
……
……
此处略，可自行查看

三、自动配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader详解

借助于Spring框架原有的一个工具类：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration注解智能的自动配置功效才能得以大功告成！

SpringFactoriesLoader属于Spring框架私有的一种扩展方案，其主要功能就是从指定的配置文件META-INF/spring.factories加载配置。

public final class SpringFactoriesLoader { 
    public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";
    private static final Log logger = LogFactory.getLog(SpringFactoriesLoader.class);
    private static final Map<ClassLoader, MultiValueMap<String, String>> cache = new ConcurrentReferenceHashMap<>();
    private SpringFactoriesLoader() { 
    }
    public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) { 
    }
    public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) { 
    }
    private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) { 
    }
    @SuppressWarnings("unchecked")
    private static <T> T instantiateFactory(String instanceClassName, Class<T> factoryClass, 
    }
}

SpringFactoriesLoader配合@EnableAutoConfiguration使用的话，它更多的是提供一种配置查找的功能支持，即根据@EnableAutoConfiguration的完整类名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作为查找的Key，去获取对应的一组@Configuration类。

上图就是SpringBoot的autoconfigure依赖包中META-INF/spring.factories配置文件中的一段内容。

所以，@EnableAutoConfiguration自动配置就变成了：从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件，并将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration对应的配置项，通过反射实例化为对应的标注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类，然后汇总为一个并加载到IoC容器。

四、自动配置原理例子

以HttpEncodingAutoConfiguration（http编码自动配置）为例解释自动配置原理

1、代码

@Configuration
@EnableConfigurationProperties(HttpEncodingProperties.class)
@ConditionalOnWebApplication(type = ConditionalOnWebApplication.Type.SERVLET)
@ConditionalOnClass(CharacterEncodingFilter.class)
@ConditionalOnProperty(prefix = "spring.http.encoding", value = "enabled", matchIfMissing = true)
public class HttpEncodingAutoConfiguration { 
    //已经和SpringBoot的配置文件映射了
    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    //如果容器中没有这个组件，则把该组件加入到容器中
    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;
    }
    @Bean
    public LocaleCharsetMappingsCustomizer localeCharsetMappingsCustomizer() { 
        return new LocaleCharsetMappingsCustomizer(this.properties);
    }
    private static class LocaleCharsetMappingsCustomizer implements
            WebServerFactoryCustomizer<ConfigurableServletWebServerFactory>, Ordered { 
        private final HttpEncodingProperties properties;
        LocaleCharsetMappingsCustomizer(HttpEncodingProperties properties) { 
            this.properties = properties;
        }
        @Override
        public void customize(ConfigurableServletWebServerFactory factory) { 
            if (this.properties.getMapping() != null) { 
                factory.setLocaleCharsetMappings(this.properties.getMapping());
            }
        }
        @Override
        public int getOrder() { 
            return 0;
        }
    }
}

2、说明

(1)、@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
(2)、@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
(3)、@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
(4)、@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；
(5)、@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；

一但这个配置类生效，这个配置类就会给容器中添加各种组件，这些组件的属性是从对应的properties类（参看HttpEncodingProperties.class）中获取的，这些类里面的每一个属性又是和配置文件绑定的；

3、HttpEncodingProperties.class

所有在配置文件中能配置的属性都是在xxxxProperties类（该例子中，对应HttpEncodingProperties类）中封装着，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；

//从配置文件中获取指定的值和bean的属性进行绑定
@ConfigurationProperties(prefix = "spring.http.encoding")
public class HttpEncodingProperties { 
    public static final Charset DEFAULT_CHARSET = StandardCharsets.UTF_8;
    private Charset charset = DEFAULT_CHARSET;
    private Boolean force;
    private Boolean forceRequest;
    private Boolean forceResponse;
    private Map<Locale, Charset> mapping;
    //此处略
    ……
}

五、自动配置类生效

自动配置类必须在一定的条件下才能生效；

必须是@Conditional指定的条件成立，才给容器中添加组件，配置配里面的所有内容才生效；

1、@Conditional派生注解

六、总结

（1）、SpringBoot启动会加载大量的自动配置类；

（2）、看我们需要的功能有没有SpringBoot默认写好的自动配置类；

（3）、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；

（5）、规则
xxxxAutoConfigurartion：自动配置类，给容器中添加组件；
xxxxProperties：封装配置文件中相关属性；

（6）、规则SpringBoot启动流程：