如何从零开始写一个xxx-spring-boot-starter

骑猪看日落 2024-02-22 07:10 81阅读 0赞

### 1 从auto configuration说起 ###

Spring Boot和Spring最大的区别在哪，答案应该就是自动配置了。

Spring的概念很大，这里的Spring只是指 Spring Framework。

实际现在的开发应该没有直接用Spring的了，大都是通过Spring Boot来间接使用Spring。

包括官方也是这么建议的。

> If you are just getting started with Spring, you may want to begin using the Spring Framework by creating a [Spring Boot][]\-based application. Spring Boot provides a quick (and opinionated) way to create a production-ready Spring-based application. It is based on the Spring Framework, favors convention over configuration, and is designed to get you up and running as quickly as possible.

上面这段话的意思是建议你直接通过Spring Boot来开始。

我们下面将一步步地来讲解Spring Boot是如何做到自动配置的。

熟悉Spring的小伙伴应该都熟悉一个概念，叫做Beans。Beans是什么呢，在Spring中，你代码中的所有被Spring IoC容器所管理的实例，就叫做Beans。

Spring IoC容器，是Spring框架最核心的概念。

![spring IoC Container][]

Spring最初Bean是通过xml配置的，如下所示：

<?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
            https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    
        <bean id="transferService" class="com.acme.TransferServiceImpl"/>
    
        
    
    </beans>

大家是不是好久没见过xml配置的方式了，说实话我也好久没见到了，哈哈。

当然Spring也支持通过代码注解的方式来配置Bean。

@Configuration
    public class AppConfig {
    
        @Bean
        public TransferServiceImpl transferService() {
            return new TransferServiceImpl();
        }
    }

上面通过注解和xml配置的方式是等效的。

实际无论是何种配置方式，通过xml也好，通过@Bean代码配置也罢，还是通过自动配置（实际也是通过@Bean），最终都是将类的实例注入到Spring的容器中去，及IOC Container。

Spring Boot的自动配置，实际是通过spring-boot-autoconfigure模块配合其他spring-boot-starter-xxx模块来完成的。

![spring-boot-autoconfigure][]

spring-boot-autoconfigure模块的spring.factories类中定义了众多的XXXAutoConfiguration类，在符合一定的条件的时候（比如判断Classpath中是否有相应的类，也就是项目中是否引入了相关的依赖，实际就是是否引入了相应的spring-boot-starter-xxx模块），则会自动进行相应的配置，这里的自动配置实际就是配置Spring容器中的Bean。

下面将会具体举例说明。

### 2 常见的spring-boot-starter-xxx ###

我们以spring-boot-starter-data-redis为例，看下该starter是如何与spring-boot-autoconfigure模块来配合，进而自动注入Redis相关Bean的。

我们打开spring-boot-starter-data-redis jar包，会发现jar包里什么代码都没有？

![spring-boot-starter-data-redis jar][]

没错，是这样的，spring-boot-starter-data-redis模块无需有任何代码，只需要有依赖就可以了。这与官方的文档也是一致的。

Concretely, a custom starter can contain the following:
    
    1. The autoconfigure module that contains the auto-configuration code for "acme".
    
    2. The starter module that provides a dependency to the autoconfigure module as well as "acme" and any additional dependencies that are typically useful. In a nutshell, adding the starter should provide everything needed to start using that library.

上面文档说明，完整的starter一般是由两部分组成，一个是autoconfigure模块，另一个是starter模块，autoconfigure模块包含自动配置的代码，starter模块只包括依赖引用。

对应这里的示例，autoconfigure模块对应的是spring-boot-autoconfigure，starter模块对应的是spring-boot-starter-data-redis。

那就让我们看看spring-boot-starter-data-redis包括了哪些引用，spring-boot-starter-data-redis的pom文件依赖如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <project xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd" xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
        xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
      
      
      
      
      
      <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
      <version>2.4.2</version>
      <name>spring-boot-starter-data-redis</name>
      <description>Starter for using Redis key-value data store with Spring Data Redis and the Lettuce client</description>
      <url>https://spring.io/projects/spring-boot</url>
      <organization>
        <name>Pivotal Software, Inc.</name>
        <url>https://spring.io</url>
      </organization>
      <licenses>
        <license>
          <name>Apache License, Version 2.0</name>
          <url>https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0</url>
        </license>
      </licenses>
      <developers>
        <developer>
          <name>Pivotal</name>
          <email>info@pivotal.io</email>
          <organization>Pivotal Software, Inc.</organization>
          <organizationUrl>https://www.spring.io</organizationUrl>
        </developer>
      </developers>
      <scm>
        <connection>scm:git:git://github.com/spring-projects/spring-boot.git</connection>
        <developerConnection>scm:git:ssh://git@github.com/spring-projects/spring-boot.git</developerConnection>
        <url>https://github.com/spring-projects/spring-boot</url>
      </scm>
      <issueManagement>
        <system>GitHub</system>
        <url>https://github.com/spring-projects/spring-boot/issues</url>
      </issueManagement>
      <dependencies>
        <dependency>
          <groupId>org.springframework.boot</groupId>
          <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
          <version>2.4.2</version>
          <scope>compile</scope>
        </dependency>
        <dependency>
          <groupId>org.springframework.data</groupId>
          <artifactId>spring-data-redis</artifactId>
          <version>2.4.3</version>
          <scope>compile</scope>
        </dependency>
        <dependency>
          <groupId>io.lettuce</groupId>
          <artifactId>lettuce-core</artifactId>
          <version>6.0.2.RELEASE</version>
          <scope>compile</scope>
        </dependency>
      </dependencies>
    </project>

可以看到spring-boot-starter-data-redis模块主要是引入了Spring Redis及Lettuce相关的依赖，那么这些依赖到底是如何与spring-boot-autoconfigure配合从而完成自动注入的？

![spring-boot-autoconfigure redis autoconfigure][]

spring-boot-autoconfigure模块中的spring.factories文件中，有关Redis的自动配置类如上，我们这里主要看RedisAutoConfiguration这个类。

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
    // 这里表示只有项目依赖中有RedisOperations这个类，下面的配置才会生效，正是因为我们引入了spring-boot-starter-data-redis依赖，然后项目中才会有RedisOperations类，所以该自动配置才会生效
    @ConditionalOnClass(RedisOperations.class)
    // RedisProperties为redis相关的配置，包括集群地址、连接池配置等信息都可以通过这个类来进行配置
    @EnableConfigurationProperties(RedisProperties.class)
    // 这里是导入了其他的配置类，为Redis连接池相关的配置
    @Import({ LettuceConnectionConfiguration.class, JedisConnectionConfiguration.class })
    public class RedisAutoConfiguration {
    
    	@Bean
    	@ConditionalOnMissingBean(name = "redisTemplate")
    	@ConditionalOnSingleCandidate(RedisConnectionFactory.class)
    	public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
    		RedisTemplate<Object, Object> template = new RedisTemplate<>();
    		template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
    		return template;
    	}
    
    	@Bean
    	@ConditionalOnMissingBean
    	@ConditionalOnSingleCandidate(RedisConnectionFactory.class)
    	public StringRedisTemplate stringRedisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
    		StringRedisTemplate template = new StringRedisTemplate();
    		template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
    		return template;
    	}
    
    }

就是这个简单的配置类，将会自动帮我们完成Redis的Lettuce连接池Bean、Spring的RedisTemplate Bean和StringRedisTemplate Bean的注入，无需我们写一行代码。

反应在实际的项目编码中，我们在引入了spring-boot-starter-data-redis依赖后，无需编写一行代码，就可以直接使用RedisTemplate来操作Redis了，示例如下：

@Service
    public class CacheService {
        
        // 因为Spring Boot已经自动注入了StringRedisTemplate，所以这里我们代码里直接使用即可
        @Autowired
        private StringRedisTemplate redisTemplate;
    
        public void set(String key, Object value) {
            redisTemplate.opsForValue().set(key, JSON.toJSONString(value));
        }
    
        public void set(String key, Object value, long expireTimeout, TimeUnit timeUnit) {
            redisTemplate.opsForValue().set(key, JSON.toJSONString(value), expireTimeout, timeUnit);
        }
    
        public <T> T get(String key, Class<T> clazz) {
            return JSON.parseObject(redisTemplate.opsForValue().get(key), clazz);
        }
    
        public void delete(String key) {
            redisTemplate.delete(key);
        }
    }

可以看到，Spring通过spring-boot-autoconfigure模块配合其他spring-boot-starter-xxx模块从而达成的自动配置，极大的方便了项目的开发。

当然这些技术细节隐藏在背后，看似方便实际对开发的要求反而更高，毕竟在我看来，优秀的程序员不应该只知道闷头用，还要知道背后的原理。

### 3 写一个自己的xxx-spring-boot-starter ###

既然Spring Boot的starter这么好用，那么我们如何写个自己的starter呢？

当然我们在写自己的starter之前，应该了解starter的目标及使用场景，在我看来starter的主要使用场景就是方便项目开发及集成，减少冗余代码。

官方建议starter需要包含configure模块及starter模块，一个模块负责自动配置的代码，另一个模块只负责依赖的引入，但如果我们的starter需求简单的话，也无需分成两个模块，写在一个模块也就可以了。

#### 3.1 关于starter的命名 ####

Spring官方的starter命名规范为spring-boot-starter-xxx，非官方的starter命名规范为xxx-spring-boot-starter。

像常见的jasypt-spring-boot-starter、knife4j-spring-boot-starter等都是常见的第三方starter。

所以我们如果要自己写starter一定要遵循相应的规范。在这节的示例中，我将会写一个定时任务的starter，命名为scheduler-spring-boot-starter，该starter在其他模块引入后将会自动开启运行特定的定时任务，同时支持任务名称和运行间隔时间的自定义配置。

#### 3.2 scheduler-spring-boot-starter关键代码 ####

直接看代码，关键代码如下，完整项目代码获取方式在文末。

SchedulerProperties配置类：

@ConfigurationProperties(prefix = "scheduler")
    public class SchedulerProperties {
    
        /**
         * 定时任务调度时间，单位ms，默认值1000ms
         */
        private long period = 1000L;
    
        /**
         * 定时任务名称
         */
        private String taskName;
    
        public long getPeriod() {
            return period;
        }
    
        public void setPeriod(long period) {
            this.period = period;
        }
    
        public String getTaskName() {
            return taskName;
        }
    
        public void setTaskName(String taskName) {
            this.taskName = taskName;
        }
    }

SchedulerAutoConfiguration自动配置类：

@Configuration
    @EnableConfigurationProperties(SchedulerProperties.class)
    @Import(SchedulerExecutorConfiguration.class)
    public class SchedulerAutoConfiguration {
    
        @Bean
        public Scheduler schedulerTask(ScheduledThreadPoolExecutor scheduledThreadPoolExecutor, SchedulerProperties schedulerProperties) {
            return new Scheduler(scheduledThreadPoolExecutor, schedulerProperties);
        }
    }

SchedulerExecutorConfiguration配置类：

@Configuration
    public class SchedulerExecutorConfiguration {
    
        @Bean
        public ScheduledThreadPoolExecutor scheduledThreadPoolExecutor() {
            return new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
        }
    }

Scheduler类：

public class Scheduler {
    
        public static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Scheduler.class);
    
        private final ScheduledThreadPoolExecutor scheduledThreadPoolExecutor;
        private final SchedulerProperties schedulerProperties;
    
        public Scheduler(ScheduledThreadPoolExecutor scheduledThreadPoolExecutor, SchedulerProperties schedulerProperties) {
            this.scheduledThreadPoolExecutor = scheduledThreadPoolExecutor;
            this.schedulerProperties = schedulerProperties;
            this.init();
        }
    
        public void init() {
            scheduledThreadPoolExecutor.scheduleAtFixedRate(() -> {
                LOGGER.info("scheduler task [{}], period [{}ms], currentTime [{}]", schedulerProperties.getTaskName(), schedulerProperties.getPeriod(), LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
            }, 0, schedulerProperties.getPeriod(), TimeUnit.MILLISECONDS);
        }
    }

spring.factories配置文件：

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
    com.example.scheduler.SchedulerAutoConfiguration

scheduler-spring-boot-starter模块编写完成并且打包上传到仓库后，其他项目只需引入相应的依赖，就能实现自动配置运行定时任务处理的功能。

依赖示例如下：

<dependency>
         <groupId>com.example</groupId>
         <artifactId>scheduler-spring-boot-starter</artifactId>
         <version>${scheduler-spring-boot-starter-version}</version>
    </dependency>

依赖后，项目无需任何处理，将自动运行定时任务：

2023-10-11 14:22:20.683  INFO 25680 --- [pool-1-thread-1] com.example.scheduler.Scheduler          : scheduler task [test-example], period [5000ms], currentTime [2023-10-11 14:22:20]
    2023-10-11 14:22:25.689  INFO 25680 --- [pool-1-thread-1] com.example.scheduler.Scheduler          : scheduler task [test-example], period [5000ms], currentTime [2023-10-11 14:22:25]
    2023-10-11 14:22:30.685  INFO 25680 --- [pool-1-thread-1] com.example.scheduler.Scheduler          : scheduler task [test-example], period [5000ms], currentTime [2023-10-11 14:22:30]
    2023-10-11 14:22:35.681  INFO 25680 --- [pool-1-thread-1] com.example.scheduler.Scheduler          : scheduler task [test-example], period [5000ms], currentTime [2023-10-11 14:22:35]

并且还可以通过配置文件来灵活配置任务名和定时任务调度时间：

![配置][format_png]

可以看到配置项与IDEA集成的非常好，能够自动进行提示，这里是因为我们在starter模块中引入了spring-boot-configuration-processor，能够帮我们生成spring-configuration-metadata.json文件：

{
      "groups": [
        {
          "name": "scheduler",
          "type": "com.example.scheduler.SchedulerProperties",
          "sourceType": "com.example.scheduler.SchedulerProperties"
        }
      ],
      "properties": [
        {
          "name": "scheduler.period",
          "type": "java.lang.Long",
          "description": "定时任务调度时间，单位ms",
          "sourceType": "com.example.scheduler.SchedulerProperties"
        },
        {
          "name": "scheduler.task-name",
          "type": "java.lang.String",
          "description": "定时任务名称",
          "sourceType": "com.example.scheduler.SchedulerProperties"
        }
      ],
      "hints": []
    }

到这里，我们就完成了自定义的xxx-spring-boot-starter开发，示例虽然比较简单，但麻雀虽小，五脏俱全，这里只做个抛砖引玉。

### 4 测试你的spring-boot-starter ###

除了真正的将starter引入到项目中进行集成测试外，starter模块可以自测吗？

毕竟外部项目非常的复杂，starter在不同的项目集成环境中可能表现的不一样，那么我们怎么进行starter自测，来看starter在不同环境下的表现呢？

我们可以通过模拟不同的运行环境，来测试starter相应的表现，实际就是测试相应的自动配置有没有生效。

还是直接看代码：

class SchedulerAutoConfigurationTest {
        // 通过contextRunner来模拟运行环境，这里是模拟配置了SchedulerAutoConfiguration类的应用环境，实际也就是引用了scheduler-spring-boot-starter后生效的配置
        private final ApplicationContextRunner contextRunner = new ApplicationContextRunner()
                .withConfiguration(AutoConfigurations.of(SchedulerAutoConfiguration.class));
    
        @Test
        void testAutoConfiguration() {
            this.contextRunner.run((context) -> {
                // 测试自动配置有没有注入ScheduledThreadPoolExecutor Bean
                assertThat(context).hasSingleBean(ScheduledThreadPoolExecutor.class);
                // 测试自动配置有没有注入SchedulerProperties Bean
                assertThat(context).hasSingleBean(SchedulerProperties.class);
                // 测试自动配置有没有注入Scheduler Bean
                assertThat(context).hasSingleBean(Scheduler.class);
            });
        }
    
        @Test
        void testProperties() {
            // 模拟环境配置了相应的参数
            this.contextRunner.withPropertyValues("scheduler.period=5000", "scheduler.task-name=test-example")
                    .run((context) -> {
                        // 测试对应参数设置是否生效
                        assertThat(context.getBean(SchedulerProperties.class).getPeriod()).isEqualTo(5000);
                        assertThat(context.getBean(SchedulerProperties.class).getTaskName()).isEqualTo("test-example");
                    });
        }
    }

可以看到，通过模拟不同的集成环境，我们可以测试自定义starter在不同环境中的自动配置情况，非常的简单高效。

### 总结 ###

我们从Spring Boot的自动配置讲起，举例一步步讲解了spring-boot-autoconfigure如何与spring-boot-starter-xxx模块配合，进而完成自动配置的。

我们还引出了Spring的Beans概念，代码中的所有被Spring IoC容器所管理的实例，就叫做Beans。

xml配置、注解配置也好，自动配置也罢，实际都是配置的Spring的Beans。

我们还带领大家一步步地完成了自定义的scheduler-spring-boot-starter开发。

最后讲解了如何通过模拟不同的集成环境，来测试自己的starter。

希望今天的内容对大家有所帮助，完整项目代码请关注公众号【WU双】，回复【starter】即可获取。

[Spring Boot]: https://projects.spring.io/spring-boot/
[spring IoC Container]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/a46f8467100a49d48fdc41a45e69c7c7.png
[spring-boot-autoconfigure]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/a8cdc407ade24c7da5478b342315876d.png
[spring-boot-starter-data-redis jar]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/beedd3d96a344068a786913fcac87b3d.png
[spring-boot-autoconfigure redis autoconfigure]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/cce917c720724e34a1ed0a88740da19e.png
[format_png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/a871f4c411904b05a60f63efdeb9c887.png

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