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SpringBoot自动装配底层全流程

我们先把整套东西的分工先说清楚,再顺着程序启动的顺序,一步一步拆解底层发生了什么,全程结合我们手写的线程池starter来讲。

一、先理清我们手写starter三个模块各自的作用,这是自动装配的载体


我们一共写了三层工程,各司其职,缺一不可:

  1. my-starter父工程:只用来统一锁定SpringBoot版本、统一管理所有子模块版本,本身不提供任何业务代码,是Maven多模块的管理壳子;
  2. threadpool-autoconfigure(自动配置核心包):这是自动装配真正干活的核心,里面有三块关键代码:
    • ThreadPoolProperties:绑定yml配置的属性类;
    • ThreadPoolAutoConfiguration:线程池的自动配置类,带条件注解,负责创建线程池Bean;
    • META-INF/spring/xxx.imports 文件:SPI注册文件,告诉SpringBoot“我这里有一个自动配置类需要加载”;
  3. threadpool-starter(启动器空包):里面一行Java代码都没有,只在pom里依赖上面的autoconfigure包。它的作用就是给使用者提供一个统一依赖坐标,别人只需要引入这个starter,就能间接引入自动配置核心代码,不用自己管理多个依赖。

使用者会新建一个demo-test测试项目,引入我们写好的starter,写Controller注入线程池使用,这是自动装配的使用者端。

二、SpringBoot项目启动的第一阶段:开启自动装配总开关

我们demo-test的启动类上标注了@SpringBootApplication,这个注解是一个复合注解,里面包含三个关键能力,和自动装配强相关的是@EnableAutoConfiguration

  1. @ComponentScan:只会扫描当前demo-test项目自己包下的Controller、自定义配置类,不会扫描第三方jar包里的代码,这也是为什么我们不能把接口写在starter里;
  2. @Configuration:标记当前启动类也是一个配置类;
  3. @EnableAutoConfiguration自动装配的总开关,没有这个注解,后面所有自动配置都不会执行。

点开@EnableAutoConfiguration源码,它内部通过@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)导入了一个选择器类,这个选择器就是自动装配底层的核心执行器,整个自动装配的逻辑全部由这个类驱动。

三、第二阶段:选择器扫描所有jar,找到我们线程池的自动配置类

当程序走到AutoConfigurationImportSelector的核心方法getAutoConfigurationEntry()时,会执行一套固定流程,专门读取第三方jar里的自动配置:

  1. 程序遍历当前项目所有引入的依赖jar包,包括我们导入的threadpool-starter,starter又传递依赖了autoconfigure包;
  2. 针对每一个jar包,去固定路径读取文件:SpringBoot3规范路径是META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports
  3. 读到我们autoconfigure包里的这个文件,文件里写了我们配置类的全类名com.starter.threadpool.autoconfigure.ThreadPoolAutoConfiguration,程序会把这个类名存进一个待加载列表;
  4. 同理,如果项目引入redis、web等官方starter,也会读取对应imports文件,收集所有官方自动配置类。

简单说:我们手写的imports文件,就是给SpringBoot留的“路标”,告诉启动程序:我的jar包里有一个自动配置类,记得加载它。如果不写这个文件,SpringBoot完全不知道我们存在ThreadPoolAutoConfiguration,自动装配直接失效。

四、第三阶段:根据条件注解,判断我们的线程池配置类是否生效

收集完所有自动配置类名后,Spring不会直接全部加载,会通过条件注解做过滤,我们ThreadPoolAutoConfiguration上的注解就在这里生效:

  1. 首先判断类上@ConditionalOnClass(ThreadPoolExecutor.class):校验当前JVM中是否存在ThreadPoolExecutor这个类,这个类是JDK原生线程池类,必然存在,所以我们这个配置类不会被过滤,保留下来;
    举个对比:如果是Redis自动配置,会判断项目里有没有RedisTemplate类,没引入redis starter就过滤掉配置,实现按需装配;
  2. 确认配置类生效后,处理@EnableConfigurationProperties(ThreadPoolProperties.class)
    Spring会读取项目resources下的application.yml文件,匹配前缀starter.threadpool的配置,把yml里写的核心线程、最大线程、队列容量等数值,自动注入到ThreadPoolProperties实体类中,并且把这个属性类存入Spring容器,后续创建线程池时直接读取配置参数;
  3. 此时ThreadPoolAutoConfiguration已经被Spring识别为标准@Configuration配置类,等待执行里面的@Bean方法。

五、第四阶段:创建线程池Bean,实现“自动装配”核心效果

Spring处理配置类内部的@Bean方法,也就是我们创建ThreadPoolExecutor的方法,这里@ConditionalOnMissingBean注解发挥作用:

  1. Spring先去当前容器中检索:有没有已经存在ThreadPoolExecutor类型的Bean;
  2. 分两种情况:
    • 情况1:用户demo-test项目里没有手动写线程池@Bean:容器找不到对应Bean,满足@ConditionalOnMissingBean的条件,执行我们的方法;
      方法会拿着之前注入完成的ThreadPoolProperties(yml配置参数),new一个ThreadPoolExecutor线程池对象,放入Spring单例容器;
    • 情况2:用户自己写了配置类,手动创建了ThreadPoolExecutor Bean:容器中已经存在对应实例,注解生效,跳过我们自动创建Bean的逻辑,优先使用用户自定义的线程池,满足扩展、覆盖的需求;
  3. 执行完成后,Spring容器里已经存在一个可用的线程池实例,不需要用户手动new、手动写配置类,这就是“自动装配”带来的便捷。

六、第五阶段:使用者注入使用,走完完整链路

当Spring容器初始化完成后,我们在demo-test的PoolTestController中写@Resource private ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor
Spring会从容器中取出我们自动装配好的线程池Bean,直接注入给Controller,接口访问时就能调用线程池执行任务,全程不需要用户关心线程池是怎么创建、怎么读取yml配置的。

七、整条底层流程串联总结(简化完整版)

  1. 开发者在测试项目引入自定义线程池starter;
  2. 启动类@SpringBootApplication携带@EnableAutoConfiguration,开启自动装配;
  3. 底层AutoConfigurationImportSelector扫描所有jar包,读取autoconfigure中的imports文件,拿到线程池自动配置类的完整类名;
  4. 校验配置类上@ConditionalOnClass,确认配置类可以生效;
  5. 通过@EnableConfigurationProperties读取application.yml的自定义线程池配置,封装到属性类;
  6. 执行配置类里的@Bean方法,通过@ConditionalOnMissingBean判断,无自定义Bean则自动创建线程池放入Spring容器;
  7. 业务Controller直接注入容器中自动生成的线程池,完成使用。

补充设计思想:为什么要这么设计?

这套自动装配解决了原生Spring的痛点:原生Spring想要使用线程池,必须自己写配置类、手动读取配置文件、手动注册Bean;而通过starter+自动装配,把通用组件的创建逻辑、配置绑定逻辑全部封装到第三方jar,使用者只需要引入依赖、简单写yml参数,底层全部由SpringBoot自动完成,同时依靠条件注解实现按需加载、支持用户自定义覆盖,符合开闭原则。

口述版

SpringBoot项目启动类标注@SpringBootApplication,它是组合注解,其中@EnableAutoConfiguration注解内部带有@Import,导入自动配置选择器AutoConfigurationImportSelector
这个选择器的selectImports方法会扫描项目所有导入的jar包,读取每个jar包下META-INF/spring目录的AutoConfiguration.imports文件,文件内记录所有候选自动配置类的全类名,读取后存入候选列表。

随后根据每个自动配置类上的@Conditional系列注解做过滤,仅满足条件的配置类会保留,不满足条件直接丢弃。
过滤后保留的自动配置类一般标注@EnableConfigurationProperties(XXX.class);属性类XXX.class带有@ConfigurationProperties(prefix = "xxx")注解,Spring会读取application.yml中对应前缀的配置,封装到该属性类,并将属性类存入容器,供自动配置类读取配置参数。

Spring启动执行refresh()容器刷新流程时,会提前解析配置类中的@Bean方法,根据方法上@ConditionalOnMissingBean注解判断:若容器已存在同类型Bean,则跳过当前Bean创建逻辑;否则执行@Bean方法完成实例化,将Bean存入Spring容器。

最终在Controller、Service等业务代码中,可直接通过依赖注入拿到容器内提前创建好的Bean直接使用。

自动装配的核心好处:无需手动编写配置类、无需手动解析yml并封装配置实体,底层逻辑全部自动化,引入第三方starter后可直接使用其封装好的Bean。

http://www.jsqmd.com/news/1092139/

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