SpringBoot源码深度解析

    今天，聊聊SpringBoot的源码，本博客聊的版本为v2.0.3.RELEASE。目前SpringBoot的最新版为v3.3.2，可能目前有些公司使用的SpringBoot版本高于我这个版本。但是没关系，因为版本越新，新增的功能越多，反而对SpringBoot源码的研究带来更多的困难，我觉得没必要刻意追求最新，只要掌握其核心流程即可，万变不离其宗。另外，前面我花了大量的时间，一共写了六篇博客，也是为了讲SpringBoot框架做铺垫，Spring/SpringMVC的原理，地址：Spring源码深度解析(上)、SpringMVC源码深度解析(上)，不然直接看SpringBoot源码，会有一定难度。因为我理解的SpringBoot框架，是对Spring FrameWork框架的进一步封装。OK，话不多说，进入正题。

    先看看项目的层级目录：

    依赖也很简单，如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-project</artifactId>
        <version>2.0.3.RELEASE</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <artifactId>my-spring-boot</artifactId>

    <properties>
        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
            <version>2.0.3.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <version>2.0.3.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
            <version>2.0.3.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.24</version>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

    使用过SpringBoot框架的朋友都知道，SpringBoot会有一个启动类，启动类是被@SpringBootApplication注解修饰的。看看App.class的代码：

    那就以SpringApplication这个类最为切入点讲解。先看@SpringBootApplication注解，代码如下：

    可以看出，@SpringBootApplication注解也是可以添加包扫描路径的，最终添加的包扫描路径会设置到@ComponentScan注解中的scanBasePackages或者scanBasePackageClasses属性中去。但是我们一般不会指定，默认扫描的包路径为：**App类所在的包及其子包。**然后，在@SpringBootApplication注解注解上，还添加了几个注解，分别是：@ComponentScan、@SpringBootConfiguration、@EnableAutoConfiguration等。@ComponentScan自不必说，@SpringBootConfiguration注解实际上又是被@Configuration注解修饰的，如果把@SpringBootConfiguration注解替换成@Configuration注解，也是没有任何问题的。

因此，被@SpringBootApplication注解修饰的类可以直接当配置类使用，也就是可以在类中添加其它类到Spring容器中。重点来了，就是@EnableAutoConfiguration注解，这是SpringBoot实现自动装配的关键，代码如下：

    可以看出，@EnableAutoConfiguration注解可以排除一些类，除此之外，这个注解上面也被其他注解所修饰，分别是：@AutoConfigurationPackage注解和@Import注解。代码中的注释对@AutoConfigurationPackage注解，我说的很清楚：作用就是往Spring容器中注入BasePackages对象，该类存有扫描的包信息，用于其他框架整合SpringBoot的时候，方便获取到包扫描信息，进行它自己的扫描，需要这样操作的框架还挺多的，如Mybatis、Dubbo、Open Feign等。当然，其他框架用不用这个类是它们的事，但是SpringBoot有提供这样的方式。

    再看看@Import注解，熟悉Spring框架的朋友应该对这个注解很熟悉，它的作用是向Spring容器中注入@Import注解配置的Class。看看AutoConfigurationImportSelector类，代码如下：

    可以看出，AutoConfigurationImportSelector实现了DeferredImportSelector、BeanClassLoaderAware、ResourceLoaderAware、BeanFactoryAware、EnvironmentAware等接口，Spring框架在初始化AutoConfigurationImportSelector的时候，会多次调用回调方法，比如给AutoConfigurationImportSelector设置ConfigurableListableBeanFactory、Environment、ClassLoader、ResourceLoader等对象。其中，DeferredImportSelector接口很重要，根据这个接口的特点：当Spring在解析配置类的时候，当解析完这一轮配置类后，才回调用DeferredImportSelector#selectImports()方法，由于有着一个延迟解析的特点，才能实现这样一个功能：比如Servlet容器有很多种，如Tomcat、Jetty、Undertow等，默认使用Tomcat作为Servlet容器，如果此时开发人员不想用Tomcat，想用Jetty，那应该怎么做呢？很简单，引入Jetty的依赖，排除Tomcat相关依赖即可。这里涉及到ServletWebServerFactoryConfiguration类，代码如下：

    除了我刚刚说的，引入Jetty的依赖，再排除Tomcat相关依赖，可以改成使用Jetty服务器；还有一个方法也可以做到，即不用排除Tomcat的依赖，只需要再引入Jetty的依赖，在自己的配置类中添加JettyServletWebServerFactory即可。因为ServletWebServerFactoryConfiguration这个配置类是**Spring在解析完程序员自定义的配置类后再解析的**，因此通过@ConditionalOnMissingBean注解进行判断的时候会发现，此时Spring容器中已经有了之前注入的JettyServletWebServerFactory对象了，因此，ServletWebServerFactoryConfiguration中配置三个ServletWebServerFactory对象都不会注入到Spring容器中，最后调用ServletWebServerFactory#getWebServer()方法，得到的只有JettyWebServer，代码如下：

    因此可以知道，AutoConfigurationImportSelector实现DeferredImportSelector接口的作用就是保证程序员的配置大于默认配置！当然，讲到这里，其实还不是SpingBoot的自动装配，自动装配的话，还是要看AutoConfigurationImportSelector#selectImports()方法，代码如下：

    再看看AutoConfigurationImportSelectorget#CandidateConfigurations()方法，看看它是如何获取配置类的，代码如下：

可以看出，上面的逻辑是，通过ClassLoader读取classpath下的META-INF/spring.factories文件，获取文件中的内容，看看spring.factories，如下：

    其中有一个EnableAutoConfiguration类的全限定名，而且确实方法中也传入了EnableAutoConfiguration类的全限定名，因此可以猜到：程序读取spring.factories文件，并通过EnableAutoConfiguration类的全限定名作为Key，获取对用的value，也就是截图中的一大堆类的全限定名，并返回，这就是所有待解析的配置类。其中也不乏我们熟悉的类，如：RabbitAutoConfiguration、AopAutoConfiguration、ElasticsearchDataAutoConfiguration等等。那是不是把这些配置类全部返回，并进行加载解析就行了呢？当然不行，准确的说是没必要，因为这些配置类都是要有相关的依赖，才会起作用，因此需要过滤，当然，如果通过@SpringBootApplication配置，排除配置类或者配置类名，这种也需要过滤。

    以上就是SpringBoot自动装备的原理。如果我们自己要写一个工具，怎么与SpringBoot整合呢？其实很简单，自己写一个项目，在META-INF目录下建一个spring.factories文件，目录为：

在该文件中内容为：org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=你的配置类的全限定名。如果有多个配置类，就用","隔开。这样在pom文件中，引入你写的工具的依赖，SpringBoot就会加载这个配置类，再配合配置上加的条件注解即可。

    回到App类中，看看main方法：

    在该方法中，核心的类是SpringApplication，先看看它的有参构造方法，传入的是App.class，代码如下：

    将传入的App.class存入LinkedHashSet，并赋值给primarySources属性。然后调用SpringApplication#deduceWebApplicationType()，推断应用类型，代码如下：

    再调用SpringApplication#getSpringFactoriesInstances()方法，传入ApplicationContextInitializer.class(SpringBoot扩展点之一)，加载ApplicationContextInitializer.class接口的实现类，代码如下：

    并将获取到的ApplicationContextInitializer对象的集合，赋值给SpringApplication的initializers属性，代码如下：

    同理，从spring.factories中获取到所有ApplicationListener对象的集合，赋值给SpringApplication的listeners属性中。最后调用SpringApplication#deduceMainApplicationClass()方法，推断主类，代码如下：

     最终获取到的也是App.calss，并赋值给SpringApplication的mainApplicationClass属性。

    以上，就是SpringApplication的有参构造方法。这也这只是完成了SpringApplication初始化工作，但是要让服务跑以来，核心的就是调用SpringApplication#run(String[] args)方法，代码如下：

    其实我的注释写的很详细的，不过我还是带着大家看看。首先是看看SpringApplication#getRunListeners()方法，代码如下：

    还是通过通过spring.factories文件获取SpringApplicationRunListener对象的集合，实际上只有一个实现类，就是 EventPublishingRunListener，在创建这个对象的时候，会调用它的有参构造，传入 SpringApplication对象，有参构造的代码为：

    最终将EventPublishingRunListener对象在设置到SpringApplicationRunListeners对象中，后续在进行时间发布的时候，调用的是SpringApplicationRunListeners的某些方法，代码如下：

    回到SpringApplication#run()方法，接着就是调用SpringApplicationRunListeners#starting()方法，发布ApplicationStartingEvent，调用ApplicationListener#onApplicationEvent()方法，调用之前会先判断，哪些ApplicationListener对象是对ApplicationStartingEvent事件“感兴趣”的。这里没有太多好说的，就不说了，继续往下看，再调用SpringApplication#prepareEnvironment()，这里是处理环境变量，配置就是在这个方法中解析读取的，需要重点看看，代码如下：

    先看看SpringApplication#getOrCreateEnvironment()方法，代码如下：

    看看StandardServletEnvironment的类继承图，如下：

    看看父类的构造，发现AbstractEnvironment父类构造中有做一些初始化的操作，代码如下：

    到这里，可以知道，此时在环境变量中，应该设置了四种属性，顺序(**顺序代表着优先级**)分别是：StubPropertySource(servletConfigInitParams)、StubPropertySource(servletContextInitParams)、MapPropertySource(systemProperties)、SystemEnvironmentPropertySource(systemEnvironment)，只不过前两个，此时还没有任何值，毕竟还没有设置值。打断点看看，我说的是否正确：

    要想获取main方法中的args参数，需要先设置在Idea中设置，设置如下：

    可以知道，最终通过main方法传入的args参数，封装成SimpleCommandLinePropertySource对象，并放入环境变量属性的最前面，此时环境变量有五种属性了。打断点看看：

    再看看SpringApplication#configureProfiles()方法，代码如下：

    重点看看SpringApplicationRunListeners#environmentPrepared()方法，代码如下：

    看这个事件名，可以猜到是处理配置相关的，继续往下看，代码如下：

    这里我可以明确的告诉你，调用的是ConfigFileApplicationListener#onApplicationEvent()方法(我看过SpringBoot v2.6的版本，这个版本中没有使用ConfigFileApplicationListener来解析配置文件了，最低是什么版本就没有再使用ConfigFileApplicationListener类了，这我就不确定了)，这个方法会处理配置文件，该方法的代码如下：

    可以知道，会创建RandomValuePropertySource(random)对象，放在SystemEnvironmentPropertySource(systemEnvironment)后面，到目前为止，环境变量一共有六种属性了，打断点看看，代码如下：

    OK，再看看Loader#load()方法，代码如下：

    再看看Loader#initializeProfiles()方法：

    可以知道，此时在profiles中有两个对象，也是个空的Set对象，另一个是Profile(default)。回到Loader#Loader()方法继续往下看，接着就是遍历profiles对象，代码如下：

    核心是调用重载方法 Loader#Loader()，代码如下 ：

    因此从源码可以知道，环境变量设置：spring.config.location、spring.config.additional-location，可以指定读取文件的路径，如果没有设置的话，默认读取的路径为：file:./config/ 、file:./、classpath:/config/、classpath:/ 等四个路径(顺序即为读取路径的优先级)。并且设置 spring.profiles.active，可以设置文件后缀，如设置为 dev，最后读取的文件为：xx-dev。

然后就是对这四个路径进行遍历，判断那个路径下，有配置文件。除了知道文件路径外，还要知道读取的文件名叫什么，这个也有默认值，当然也可以通过配置去修改默认的文件名，代码如下：

    有了路径和文件名，就可以准备读取了，代码如下：

    看看PropertySourceLoader是如何赋值的，代码如下：

    可以知道，也是从spring.factories文件中读取PropertySourceLoader接口的实现类并实例化，一共有两个，分别是PropertiesPropertySourceLoader 和 YamlPropertySourceLoader。前者用于解析xml和propeties后缀的文件，后者解析yml和yaml后缀的文件，如下：

    继续往下看，代码如下：

    看看Loader#loadDocuments()方法，代码如下：

    到这里就行了，感兴趣的可以自己研究，回到Loader#load()方法，代码如下：

    调用consumer#accept()方法，也就是前面传入的λ表达式，即：

    到目前为止解析的还是application，由于我在application.yml配置了profile，因此还会继续读取：

    回到Loader#load()方法，由于在前面已经读取到application.yml中设置的dev了，并放入Loader的profiles属性中，而且还是在遍历profiles，因此最终会解析application-dev.yml文件，代码如下：

    读取配置的逻辑一样，这里不再赘述，到现在为止，读取的配置还只是存在Loader的loaded属性中，需要放如环境变量中，也就是调用下面的代码，代码如下：

    在读取配置的时候，会多次调用Collections.reverse()方法，改变顺序，其实这就是配置优先级的关键，继续往下看：

    到现在为止，环境变量中已经有八个配置了，其中application-dev.yml的配置在application.yml之前。如果通过环境变量取值的话，就是按照这个顺序来取值的，也就是说，只有前面七个配置中找不到，才会到第八个配置中找！到目前为止，我觉得SpringBoot配置读取这块，应该是讲的很详细了。

    回到SpringApplication#run()方法，继续往下看，代码如下：

    再看看SpringApplication#prepareContext()方法，代码如下：

    看看BeanDefinitionLoader#load()方法，代码如下：

回到SpringApplication#run()方法，再看看SpringApplication#refreshContext()方法，代码如下：

    看看它的继承关系图：

    AbstractApplicationContext#refresh()方法有多重要，想必就不用我多说了吧，这块的代码在我之前的博客（《Spring源码深度解析(上)》）讲的很详细了，有兴趣的可以看看，其中有两个方法，即onRefresh()方法和finishRefresh()方法，需要我说一下，先看看onRefresh()方法，代码如下：

    其中ServletWebServerApplicationContext#initPropertySources()方法，会将ServletContext属性值设置到环境变量中，代码如下：

    再看ServletWebServerApplicationContext#createWebServer()方法，代码如下：

    再看看finishRefresh()方法，代码如下：

    最后再回到SpringApplication#run()方法看看剩下的代码，如下：

    到这里位置SpringBoot框架的源码算是讲完了，我个人觉得应该是讲的很全面的，如果在讲解的过程中，有漏讲或者讲错的，欢迎指出，感谢~