spring boot 源码解读与原理分析

一、概述

Spring Boot是一个基于Spring框架的开源项目，旨在简化Spring应用程序的创建和部署。它通过自动配置和约定大于配置的原则，使得开发者能够快速构建独立、可运行的、生产级别的Spring应用程序。本文将对Spring Boot的源码进行解读，并深入分析其工作原理。

二、Spring Boot工作原理

Spring Boot的核心功能在于自动配置和启动应用程序。下面我们深入分析一下这两个过程。

1、Spring Boot的自动配置机制是其核心特性之一，它能够根据应用程序的依赖和配置，自动配置和初始化各种组件和功能。以下是Spring Boot自动配置机制的详细解释：

1. 自动配置原理：

   • Spring Boot通过分析classpath下的依赖关系，自动配置应用程序。它利用了Spring框架的Environment抽象和条件注解，根据不同环境和依赖版本，动态地加载和配置Bean。
   • Spring Boot的核心是SpringFactoriesLoader类，它通过加载每个jar包中的META-INF/spring.factories文件，自动注册配置源。这些配置源通常是一些自动配置类，包含了应用程序的自动配置信息。

2. spring.factories文件：

   • 在Spring Boot中，每个jar包都有一个META-INF/spring.factories文件。这个文件包含了各种配置源的注册信息，包括自动配置类、条件注解等。
   • 开发人员可以自定义自动配置类，并在spring.factories文件中注册它们。这样，当应用程序满足特定条件时，这些自定义的自动配置类就会被加载并执行相应的配置操作。

3. 条件注解：

   • Spring Boot使用了条件注解来判断是否需要自动配置某个Bean。例如，只有当某个特定的依赖存在于classpath中时，某个自动配置类才会被加载。
   • 这些条件注解包括@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean、@ConditionalOnProperty等。它们允许开发者根据特定的条件来决定是否应用某个配置。

4. 自动配置类：

   • 自动配置类是包含应用程序自动配置信息的类。这些类通常实现了AutoConfiguration接口，并使用@Configuration和@ComponentScan注解来标记。
   • 在自动配置类中，开发者可以定义一系列的Bean和相关的初始化代码。这些Bean将被自动注册到Spring的ApplicationContext中，并由Spring容器管理它们的生命周期。

5. 默认配置与自定义配置：

   • Spring Boot提供了默认的自动配置规则和默认的配置选项。这些默认配置覆盖了许多常见的用例，使得开发者能够快速搭建一个可运行的应用程序。
   • 开发者也可以根据具体需求自定义自动配置。通过编写自定义的自动配置类，开发者可以覆盖或扩展默认的自动配置规则，以满足特定应用程序的需求。

6. 扩展点与自定义：

   • Spring Boot的自动配置机制提供了许多扩展点，允许开发者自定义和扩展其功能。例如，开发者可以编写自定义的条件注解、自动配置类或自定义的Bean定义等。
   • 通过扩展点，开发者可以更加灵活地控制应用程序的自动配置过程，并实现更加复杂的配置逻辑。

7. 总结：

   • Spring Boot的自动配置机制大大简化了应用程序的配置过程，减少了手动编写大量代码的需求。它利用了依赖关系、条件注解和自动配置类等技术，实现了根据应用程序的依赖和环境动态地加载和初始化Bean的功能。通过自定义和扩展自动配置机制，开发者可以更加灵活地控制应用程序的行为和功能。

2、Spring Boot的启动应用程序主要涉及以下几个关键步骤：

1. 应用程序入口：

   • Spring Boot应用程序通常有一个主类，该类包含一个静态的main方法，作为应用程序的入口点。开发者只需运行这个主方法即可启动应用程序。

2. 创建SpringApplication对象：

   • 在启动应用程序时，首先会创建一个SpringApplication对象。这个对象是Spring Boot应用程序的核心，它封装了与Spring框架的交互和配置。
   • SpringApplication对象负责管理应用程序的上下文和事件循环。它还提供了与外部环境的交互能力，例如读取配置文件和外部化配置。

3. 加载配置文件：

   • SpringApplication对象会根据在主类上定义的@SpringBootApplication注解或其他配置来加载应用程序的配置文件。
   • 默认情况下，Spring Boot会查找application.properties或application.yml文件作为配置文件。这些文件包含了应用程序的各种配置属性，如数据库连接、端口号等。

4. 创建ApplicationContext：

   • 创建完SpringApplication对象后，接下来会创建一个ApplicationContext对象。这个对象是Spring框架的核心，负责管理应用程序中所有的Bean。
   • ApplicationContext是一个容器，它包含了应用程序中定义的所有Bean，并负责它们的生命周期管理、依赖注入等操作。

5. 注册Bean：

   • 在创建ApplicationContext的过程中，Spring Boot会自动扫描并注册应用程序中的Bean。这些Bean可以是普通的Java对象、服务、控制器等。
   • Spring Boot通过自动配置机制，根据依赖关系和条件判断，自动地创建和配置这些Bean。这大大简化了Bean的注册和管理过程。

6. 启动Web服务器：

   • 如果你的应用程序是一个Web应用程序，Spring Boot会自动启动一个内嵌的Web服务器（如Tomcat）。这个服务器负责处理HTTP请求和响应。
   • 开发者无需手动部署WAR文件或配置外部Web服务器。通过内嵌的Web服务器，Spring Boot简化了Web应用程序的部署和启动过程。

7. 事件监听与处理：

   • Spring Boot应用程序的事件处理机制允许开发者监听各种事件，例如ContextRefreshedEvent、ApplicationStartedEvent等。通过监听这些事件，开发者可以执行特定的初始化逻辑或自定义操作。

8. 总结：

   • Spring Boot的启动过程是一个自动化的过程，它简化了Spring应用程序的创建和部署。通过自动配置机制和内嵌的Web服务器，开发者可以快速搭建一个功能齐全、易于部署的Spring应用程序。

三、Spring Boot源码解读

下面我们详细解读一下Spring Boot的源码。

1. SpringApplication类

SpringApplication类是Spring Boot应用程序的入口点。它主要负责创建ConfigurableEnvironment对象和ApplicationContext对象，并启动Web服务器。在SpringApplication类中，我们可以看到以下几个关键方法：

• run(…)：启动应用程序。该方法会创建一个ConfigurableEnvironment对象和一个ApplicationContext对象，然后启动Web服务器。
• createApplicationContext(…)：创建ApplicationContext对象。该方法会根据应用程序的配置信息创建一个ApplicationContext对象，并将该对象返回给调用者。

1. SpringApplicationRunListeners类

SpringApplicationRunListeners类是一个监听器类，用于监听应用程序的启动过程。它包含了一系列的事件处理器，用于处理应用程序启动过程中的各种事件，如contextRefreshed事件、contextStarted事件等。通过这些事件处理器，我们可以对应用程序的启动过程进行自定义操作，例如记录日志、发送通知等。

1. 自动配置机制：

   • 依赖关系: Spring Boot通过分析classpath下的依赖关系来自动配置应用程序。它利用了Spring的Environment抽象，根据不同环境（开发、测试、生产）和依赖版本，动态地加载和配置Bean。
   • PropertySourcesPlaceholderConfigurer: 这是自动配置的核心类之一，负责处理属性文件的加载和解析。Spring Boot会自动配置这个类，以便从application.properties或application.yml文件中加载配置。
   • 条件注解: Spring Boot使用了条件注解来判断是否需要自动配置某个Bean。例如，只有当某个特定的依赖存在于classpath中时，某个自动配置类才会被加载。

2. 快速启动：

   • 内嵌Web容器: Spring Boot内嵌了Tomcat、Jetty等Web容器，使得开发者无需单独部署WAR文件。这大大简化了启动过程。
   • 嵌入式Servlet容器启动器: Spring Boot提供了一个嵌入式Servlet容器启动器，用于启动内嵌的Web容器。这个启动器负责加载Spring的ApplicationContext，并启动Web服务器。

3. 确定性加载：

   • Spring Boot遵循“约定优于配置”的原则，尽可能地减少开发者需要手动配置的内容。通过这种方式，Spring Boot可以确保在大多数情况下，应用程序的行为是可预测的。

4. 配置中心：

   • 除了基于属性的配置外，Spring Boot还支持外部化的、集中式的配置中心。通过这些配置中心，开发者可以动态地更改应用程序的配置，而无需重启应用程序。

5. 插件机制：

   • Spring Boot提供了插件机制，允许开发者扩展其功能。例如，你可以通过添加特定的starter依赖来启用某个功能，如消息队列、缓存等。

6. Spring Boot Starter：

   • Spring Boot Starter是一个特殊的项目模板，用于简化基于Spring Boot的应用程序的开发。通过使用Starter，你可以快速搭建一个独立的、可运行的Spring应用程序，并获得所有Spring Boot的特性。

7. 引导过程：

   • Spring Boot应用程序的引导过程包括以下几个步骤：加载配置文件、创建SpringApplication对象、创建ApplicationContext、启动Web服务器。这个过程是自动完成的，开发者只需简单地运行一个主函数即可启动应用程序。

8. 应用上下文：

   • Spring Boot的ApplicationContext负责管理Bean的生命周期和依赖关系。当应用程序启动时，Spring Boot会自动创建这个上下文，并加载所有的Bean定义。

9. Spring Boot CLI：

   • Spring Boot还提供了一个命令行界面工具，可以帮助开发者快速生成项目骨架和运行应用程序。通过使用CLI，你可以减少大量手动配置和编码的工作量。

10. 健康检查和指标：

• Spring Boot提供了开箱即用的健康检查和指标功能。这些功能使得开发者可以轻松地监控应用程序的运行状态和性能指标。通过REST API，这些信息可以轻松地被集成到监控和报警系统中。

1. 安全性：

• Spring Boot支持各种安全框架，如Spring Security。通过简单的配置和注解，你可以轻松地实现认证、授权和加密等功能。

1. 日志和监控：

• Spring Boot集成了Spring Boot Actuator模块，该模块提供了丰富的监控和日志功能。通过Actuator提供的REST API，你可以轻松地获取应用程序的运行时信息、健康状况等。此外，Actuator还提供了敏感信息的保护和自定义监控仪表盘的功能。

1. 集成测试：

• Spring Boot支持集成测试，使得开发者可以轻松地对基于Spring Boot的应用程序进行测试。通过使用Spring Test框架，你可以编写单元测试、集成测试和端到端测试，以确保应用程序的正确性和稳定性。

1. 多模块项目支持：

• Spring Boot支持多模块项目的开发。每个模块都可以独立编译和打包，并且可以通过简单的依赖管理来集成各个模块的功能。这使得大型项目的开发和维护变得更加容易和高效。