SpingBoot原理

SpingBoot原理

在前面十多天的课程当中，我们学习的都是web开发的技术使用，都是面向应用层面的，我们学会了怎 么样去用。而我们今天所要学习的是web后端开发的最后一个篇章springboot原理篇，主要偏向于底 层原理。

我们今天的课程安排包括这么三个部分：

配置优先级：Springboot项目当中属性配置的常见方式以及配置的优先级
Bean的管理
剖析Springboot的底层原理

1. 配置优先级

在我们前面的课程当中，我们已经讲解了SpringBoot项目当中支持的三类配置文件：

• application.properties
• application.yml
• application.yaml

在SpringBoot项目当中，我们要想配置一个属性，可以通过这三种方式当中的任意一种来配置都可 以，那么如果项目中同时存在这三种配置文件，且都配置了同一个属性，如：Tomcat端口号，到底哪一份配置文件生效呢？

• application.properties

  server.port=8081
  

• application.yml

  server:port:8082
  

• application.yaml

  server:port=8081
  

我们启动SpringBoot程序，测试下三个配置文件中哪个Tomcat端口号生效：

• properties、yaml、yml三种配置文件同时存在
  

  properties、yaml、yml三种配置文件，优先级最高的是properties

• yaml、yml两种配置文件同时存在
  

  配置文件优先级排名（从高到低）：

  1. properties配置文件
  2. yml配置文件
  3. yaml配置文件

注意事项：虽然springboot支持多种格式配置文件，但是在项目开发时，推荐统一使用一种格式的配置。（yml是主流）

在SpringBoot项目当中除了以上3种配置文件外，SpringBoot为了增强程序的扩展性，除了支持配置文件的配置方式以外，还支持另外两种常见的配置方式：

• Java系统属性配置 （格式： -Dkey=value）

  -Dserver.port=9000
  

• 命令行参数 （格式：–key=value）

  --server.port=10010
  

那在idea当中运行程序时，如何来指定Java系统属性和命令行参数呢？

• 编辑启动程序的配置信息
  
  重启服务，同时配置Tomcat端口(三种配置文件、系统属性、命令行参数)，测试哪个Tomcat端口号生效：
  
  删除命令行参数配置，重启SpringBoot服务：
  

  优先级： 命令行参数 > 系统属性参数 > properties参数 > yml参数 > yaml参数

思考：如果项目已经打包上线了，这个时候我们又如何来设置Java系统属性和命令行参数呢？

java -Dserver.port=9000 -jar XXXXX.jar --server.port=10010

下面我们来演示下打包程序运行时指定Java系统属性和命令行参数：

1. 执行maven打包指令package，把项目打成jar文件
2. 使用命令：java -jar 方式运行jar文件程序

项目打包：

运行jar程序：

• 同时设置Java系统属性和命令行参数
  

• 仅设置Java系统属性
  

注意事项：

• Springboot项目进行打包时，需要引入插件 spring-boot-maven-plugin (基于官网
  骨架创建项目，会自动添加该插件)

在SpringBoot项目当中，常见的属性配置方式有5种， 3种配置文件，加上2种外部属性的配置(Java
系统属性、命令行参数)。通过以上的测试，我们也得出了优先级(从低到高)：

• application.yaml（忽略）
• application.yml
• application.properties
• java系统属性（-Dxxx=xxx）
• 命令行参数（–xxx=xxx）

2. Bean管理

在前面的课程当中，我们已经讲过了我们可以通过Spring当中提供的注解@Component以及它的三个衍生注解（@Controller、@Service、@Repository）来声明IOC容器中的bean对象，同时我们也学习了如何为应用程序注入运行时所需要依赖的bean对象，也就是依赖注入DI。

我们今天主要学习IOC容器中Bean的其他使用细节，主要学习以下三方面：

1. 如何从IOC容器中手动的获取到bean对象
2. bean的作用域配置
3. 管理第三方的bean对象

接下来我们先来学习第一方面，从IOC容器中获取bean对象。

2.1 获取Bean

默认情况下，SpringBoot项目在启动的时候会自动创建IOC容器(也称为Spring容器)，并且在启动的过程当中会自动的将bean对象都创建好，存放在IOC容器当中。应用程序在运行时需要依赖什么bean对象，就直接进行依赖注入就可以了。

而在Spring容器中提供了一些方法，可以主动从IOC容器中获取到bean对象，下面介绍3种常用方式：

1. 根据name获取bean

    Object getBean(String name)
   

2. 根据类型获取bean

    <T> T getBean(Class<T> requiredType)
   

3. 根据name获取bean（带类型转换）

    <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType)
   

思考：要从IOC容器当中来获取到bean对象，需要先拿到IOC容器对象，怎么样才能拿到IOC容器呢？

• 想获取到IOC容器，直接将IOC容器对象注入进来就可以了

控制器：DeptController

@RestController
@RequestMapping("/depts")
public class DeptController {@Autowiredprivate DeptService deptService;public DeptController(){System.out.println("DeptController constructor ....");}@GetMappingpublic Result list(){List<Dept> deptList = deptService.list();return Result.success(deptList);}@DeleteMapping("/{id}")public Result delete(@PathVariable Integer id) {deptService.delete(id);return Result.success();}@PostMappingpublic Result save(@RequestBody Dept dept){deptService.save(dept);return Result.success();}
}

业务实现类：DeptServiceImpl

@Slf4j
@Service
public class DeptServiceImpl implements DeptService {@Autowiredprivate DeptMapper deptMapper;@Overridepublic List<Dept> list() {List<Dept> deptList = deptMapper.list();return deptList;}@Overridepublic void delete(Integer id) {deptMapper.delete(id);}@Overridepublic void save(Dept dept) {dept.setCreateTime(LocalDateTime.now());dept.setUpdateTime(LocalDateTime.now());deptMapper.save(dept);}
}

Mapper接口：

@Mapper
public interface DeptMapper {// 查询全部部门数据@Select("select * from dept")List<Dept> list();// 删除部门@Delete("delete from dept where id = #{id}")void delete(Integer id);// 新增部门@Insert("insert into dept(name, create_time, update_time) values(#{name},#{createTime},#{updateTime})")void save(Dept dept);
}

测试类：

@SpringBootTest
class SpringbootWebConfig2ApplicationTests {@Autowiredprivate ApplicationContext applicationContext; //IOC容器对象// 获取bean对象@Testpublic void testGetBean(){// 根据bean的名称获取DeptController bean1 = (DeptController)applicationContext.getBean("deptController");System.out.println(bean1);// 根据bean的类型获取DeptController bean2 =applicationContext.getBean(DeptController.class);System.out.println(bean2);// 根据bean的名称 及 类型获取DeptController bean3 =applicationContext.getBean("deptController", DeptController.class);System.out.println(bean3);}
}

程序运行后控制台日志：

问题：输出的bean对象地址值是一样的，说明IOC容器当中的bean对象有几个？
答案：只有一个。 （默认情况下，IOC中的bean对象是单例）
那么能不能将bean对象设置为非单例的(每次获取的bean都是一个新对象)？
可以，在下一个知识点(bean作用域)中讲解。

注意事项：

• 上述所说的 【Spring项目启动时，会把其中的bean都创建好】还会受到作用域及延迟初始化影响，这里主要针对于默认的单例非延迟加载的bean而言。

2.2 Bean作用域

在前面我们提到的IOC容器当中，默认bean对象是单例模式(只有一个实例对象)。那么如何设置bean对象为非单例呢？需要设置bean的作用域。
在Spring中支持五种作用域，后三种在web环境才生效：

作用域	说明
singleton	容器内同名称的bean只有一个实例（单例）（默认）
prototype	每次使用该bean时会创建新的实例（非单例）
request	每个请求范围内会创建新的实例（web环境中，了解）
session	每个会话范围内会创建新的实例（web环境中，了解）
application	每个应用范围内会创建新的实例（web环境中，了解）

知道了bean的5种作用域了，我们要怎么去设置一个bean的作用域呢？

• 可以借助Spring中的@Scope注解来进行配置作用域
  

1). 测试一

• 控制器

  //默认bean的作用域为：singleton (单例)
  @Lazy //延迟加载（第一次使用bean对象时，才会创建bean对象并交给ioc容器管理）
  @RestController
  @RequestMapping("/depts")
  public class DeptController {@Autowiredprivate DeptService deptService;public DeptController(){System.out.println("DeptController constructor ....");}//省略其他代码...
  }
  

• 测试类

  @SpringBootTest
  class SpringbootWebConfig2ApplicationTests {@Autowiredprivate ApplicationContext applicationContext; //IOC容器对象//bean的作用域@Testpublic void testScope(){for (int i = 0; i < 10; i++) {DeptController deptController =applicationContext.getBean(DeptController.class);System.out.println(deptController);}}
  }
  

重启SpringBoot服务，运行测试方法，查看控制台打印的日志：

注意事项：

• IOC容器中的bean默认使用的作用域：singleton (单例)

• 默认singleton的bean，在容器启动时被创建，可以使用@Lazy注解来延迟初始化(延迟到 第一次使用时)

2). 测试二
修改控制器DeptController代码：

@Scope("prototype") //bean作用域为非单例
@Lazy //延迟加载
@RestController
@RequestMapping("/depts")
public class DeptController {@Autowiredprivate DeptService deptService;public DeptController(){System.out.println("DeptController constructor ....");}//省略其他代码...
}

重启SpringBoot服务，再次执行测试方法，查看控制吧打印的日志：

注意事项：

• prototype的bean，每一次使用该bean的时候都会创建一个新的实例
• 实际开发当中，绝大部分的Bean是单例的，也就是说绝大部分Bean不需要配置scope属性

2.3 第三方Bean

学习完bean的获取、bean的作用域之后，接下来我们再来学习第三方bean的配置。

之前我们所配置的bean，像controller、service，dao三层体系下编写的类，这些类都是我们在项目当中自己定义的类(自定义类)。当我们要声明这些bean，也非常简单，我们只需要在类上加上@Component以及它的这三个衍生注解（@Controller、@Service、@Repository），就可以来声明这个bean对象了。

但是在我们项目开发当中，还有一种情况就是这个类它不是我们自己编写的，而是我们引入的第三方依赖当中提供的。

在pom.xml文件中，引入dom4j：

<!--Dom4j-->
<dependency><groupId>org.dom4j</groupId><artifactId>dom4j</artifactId><version>2.1.3</version>
</dependency>

dom4j就是第三方组织提供的。 dom4j中的SAXReader类就是第三方编写的。

当我们需要使用到SAXReader对象时，直接进行依赖注入是不是就可以了呢？

• 按照我们之前的做法，需要在SAXReader类上添加一个注解@Component（将当前类交给IOC容器 管理）
  

  结论：第三方提供的类是只读的。无法在第三方类上添加@Component注解或衍生注解。

那么我们应该怎样使用并定义第三方的bean呢？

• 如果要管理的bean对象来自于第三方（不是自定义的），是无法用@Component 及衍生注解声明bean的，就需要用到@Bean注解。

解决方案1：在启动类上添加@Bean标识的方法

@SpringBootApplication
public class SpringbootWebConfig2Application {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringbootWebConfig2Application.class, args);}// 声明第三方bean@Bean // 将当前方法的返回值对象交给IOC容器管理, 成为IOC容器beanpublic SAXReader saxReader(){return new SAXReader();}
}

xml文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<emp><name>Tom</name><age>18</age>
</emp>

测试类：

@SpringBootTest
class SpringbootWebConfig2ApplicationTests {@Autowiredprivate SAXReader saxReader;//第三方bean的管理@Testpublic void testThirdBean() throws Exception {Document document =saxReader.read(this.getClass().getClassLoader().getResource("1.xml"));Element rootElement = document.getRootElement();String name = rootElement.element("name").getText();String age = rootElement.element("age").getText();System.out.println(name + " : " + age);}//省略其他代码...
}

重启SpringBoot服务，执行测试方法后，控制台输出日志：

Tom : 18

说明：以上在启动类中声明第三方Bean的作法，不建议使用（项目中要保证启动类的纯粹性）

解决方案2：在配置类中定义@Bean标识的方法

• 如果需要定义第三方Bean时， 通常会单独定义一个配置类

  @Configuration //配置类 (在配置类当中对第三方bean进行集中的配置管理)
  public class CommonConfig {//声明第三方bean@Bean //将当前方法的返回值对象交给IOC容器管理, 成为IOC容器bean//通过@Bean注解的name/value属性指定bean名称, 如果未指定, 默认是方法名public SAXReader reader(DeptService deptService){System.out.println(deptService);return new SAXReader();}
  }
  

注释掉SpringBoot启动类中创建第三方bean对象的代码，重启服务，执行测试方法，查看控制台日志：

Tom : 18

在方法上加上一个@Bean注解，Spring 容器在启动的时候，它会自动的调用这个方法，并将方法的返回值声明为Spring容器当中的Bean对象。

注意事项 ：

• 通过@Bean注解的name或value属性可以声明bean的名称，如果不指定，默认bean的名称就是方法名。
• 如果第三方bean需要依赖其它bean对象，直接在bean定义方法中设置形参即可，容器会根据类型自动装配。

关于Bean大家只需要保持一个原则：

• 如果是在项目当中我们自己定义的类，想将这些类交给IOC容器管理，我们直接使用@Component以及它的衍生注解来声明就可以。
• 如果这个类它不是我们自己定义的，而是引入的第三方依赖当中提供的类，而且我们还想将这个类交给IOC容器管理。此时我们就需要在配置类中定义一个方法，在方法上加上一个@Bean注解，通过这种方式来声明第三方的bean对象。

3. SpringBoot原理

经过前面10多天课程的学习，大家也会发现基于SpringBoot进行web程序的开发是非常简单、非常高效的。

SpringBoot使我们能够集中精力地去关注业务功能的开发，而不用过多地关注框架本身的配置使用。而我们前面所讲解的都是面向应用层面的技术，接下来我们开始学习SpringBoot的原理，这部分内容偏向于底层的原理分析。

在剖析SpringBoot的原理之前，我们先来快速回顾一下我们前面所讲解的Spring家族的框架。

Spring是目前世界上最流行的Java框架，它可以帮助我们更加快速、更加容易的来构建Java项目。而在Spring家族当中提供了很多优秀的框架，而所有的框架都是基于一个基础框架的SpringFramework(也就是Spring框架)。而前面我们也提到，如果我们直接基于Spring框架进行项目的开发，会比较繁琐。

这个繁琐主要体现在两个地方：

1. 在pom.xml中依赖配置比较繁琐，在项目开发时，需要自己去找到对应的依赖，还需要找到依赖它所配套的依赖以及对应版本，否则就会出现版本冲突问题。
2. 在使用Spring框架进行项目开发时，需要在Spring的配置文件中做大量的配置，这就造成Spring框架入门难度较大，学习成本较高。
   

基于Spring存在的问题，官方在Spring框架4.0版本之后，又推出了一个全新的框架：SpringBoot。
通过 SpringBoot来简化Spring框架的开发(是简化不是替代)。我们直接基于SpringBoot来构建Java项目，会让我们的项目开发更加简单，更加快捷。

SpringBoot框架之所以使用起来更简单更快捷，是因为SpringBoot框架底层提供了两个非常重要的功能：一个是起步依赖，一个是自动配置。

通过SpringBoot所提供的起步依赖，就可以大大的简化pom文件当中依赖的配置，从而解决了Spring框架当中依赖配置繁琐的问题。
通过自动配置的功能就可以大大的简化框架在使用时bean的声明以及bean的配置。我们只需要引入程序开发时所需要的起步依赖，项目开发时所用到常见的配置都已经有了，我们直接使用就可以了。

简单回顾之后，接下来我们来学习下SpringBoot的原理。其实学习SpringBoot的原理就是来解析SpringBoot当中的起步依赖与自动配置的原理。我们首先来学习SpringBoot当中起步依赖的原理。

3.1 起步依赖

假如我们没有使用SpringBoot，用的是Spring框架进行web程序的开发，此时我们就需要引入web程序开发所需要的一些依赖。

spring-webmvc依赖：这是Spring框架进行web程序开发所需要的依赖
servlet-api依赖：Servlet基础依赖
jackson-databind依赖：JSON处理工具包
如果要使用AOP，还需要引入aop依赖、aspect依赖
项目中所引入的这些依赖，还需要保证版本匹配，否则就可能会出现版本冲突问题。

如果我们使用了SpringBoot，就不需要像上面这么繁琐的引入依赖了。我们只需要引入一个依赖就可以了，那就是web开发的起步依赖：springboot-starter-web。

为什么我们只需要引入一个web开发的起步依赖，web开发所需要的所有的依赖都有了呢？

• 因为Maven的依赖传递。

• 在SpringBoot给我们提供的这些起步依赖当中，已提供了当前程序开发所需要的所有的常见依赖（官网地址：https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.7.7/referen
  ce/htmlsingle/#using.build-systems.starters ）。
• 比如：springboot-starter-web，这是web开发的起步依赖，在web开发的起步依赖当 中，就集成了web开发中常见的依赖：json、web、webmvc、tomcat等。我们只需要引入这一个起步依赖，其他的依赖都会自动的通过Maven的依赖传递进来。

结论：起步依赖的原理就是Maven的依赖传递。