神秘又强大的@SpringBootApplication注解

一、前言

大部分的配置都可以用Java类+注解来代替，而在SpringBoot项目中见的最多的莫过于@SpringBootApplication注解了，它在每个SpringBoot的启动类上都有标注。

这个注解对SpringBoot的启动和自动配置到底有什么样的影响呢？本文将为各位大佬解析它的源码，揭开@SpringBootApplication注解神秘的面纱。

二、正文

对SpringBoot工程的自动配置很感兴趣，于是学习其源码并整理了其中一些内容，如果有错误请大家指正~话不多说，直接上源码；

@SpringBootApplication注解的源码如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = {
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
...
}

可以看到这是一个复合注解，一共包括7个不同的注解，下面对这7个不同的注解进行分析。

2.1 注解

2.1.1 注解1：@Target({ElementType.TYPE})

用来表示注解作用范围，TYPE表示作用范围为类或接口。

2.1.2 注解2：@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

2.1.3 注解3：@Documented

表明这个注释是由 javadoc记录的。

2.1.4 注解4：@Inherited

放在注解上，当父类加了@SpringBootApplication注解时，子类也会继承这个注解（对接口的实现类无效）。

2.1.5 注解5：@SpringBootConfiguration

底层仍是@Configuration注解, 源码如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
public @interface SpringBootConfiguration {
}

2.1.6 注解6：@ComponetScan

@ComponentScan这个注解在Spring中很重要，它对应XML配置中的元素@ComponentScan的功能其实就是自动扫描并加载符合条件的组件（比如@Component和@Repository等）或者bean定义，最终将这些bean定义加载到IoC容器中。

可以通过basePackages等属性来细粒度的定制@ComponentScan自动扫描的范围，如果不指定，则默认Spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。所以SpringBoot的启动类最好是放在root package下，因为默认不指定basePackages。

2.2 注解：@EnableAutoConfiguration

个人感觉@EnableAutoConfiguration这个Annotation最为重要，它的作用可以概括为：借助@Import的帮助，将所有符合自动配置条件的bean定义加载到IoC容器。

其源码如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {
    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

    Class<?>[] exclude() default {};

    String[] excludeName() default {};
}

这里需要关注@AutoConfigurationPackage和@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)两个注解。

2.2.1 注释：@AutoConfigurationPackage

源码如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Import(AutoConfigurationPackages.Registrar.class)
public @interface AutoConfigurationPackage {
}

可以发现这个注解的核心其实也是Import注解，表示对于标注该注解的类的包，应当使用AutoConfigurationPackages注册。

接着看Registrar这个类：

static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {

        @Override
        //metadata是我们注解所在的元信息
        public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
            //将我们注解所在包下所有的组件进行注册
            register(registry, new PackageImport(metadata).getPackageName());
        }

        @Override
        public Set<Object> determineImports(AnnotationMetadata metadata) {
            return Collections.singleton(new PackageImport(metadata));
        }
}

这个类中的核心方法是register方法：

private static final String BEAN = AutoConfigurationPackages.class.getName();

  public static void register(BeanDefinitionRegistry registry, String... packageNames) {
        if (registry.containsBeanDefinition(BEAN)) {
            BeanDefinition beanDefinition = registry.getBeanDefinition(BEAN);
            ConstructorArgumentValues constructorArguments = beanDefinition.getConstructorArgumentValues();
            constructorArguments.addIndexedArgumentValue(0, addBasePackages(constructorArguments, packageNames));
        }
        else {
            GenericBeanDefinition beanDefinition = new GenericBeanDefinition();
            beanDefinition.setBeanClass(BasePackages.class);
            beanDefinition.getConstructorArgumentValues().addIndexedArgumentValue(0, packageNames);
            beanDefinition.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
            registry.registerBeanDefinition(BEAN, beanDefinition);
        }
}

register方法的逻辑非常清晰：如果这个bean已经被注册，就获取它的构造函数参数值，并将包名添加进去；否则就创建一个新的bean定义并进行注册。

通过@AutoConfigurationPackage这个注解，可以将注解所在包下所有的组件进行注册。

2.2.2 注解：@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)

这个注解导入了AutoConfigurationImportSelector这个类这个类的核心方法是selectImports方法，实现ImportSelector接口。方法基于我们在pom.xml文件中配置的jar包和组件进行导入。

所以方法返回的是一个Class全路径的String数组，返回的Class会被Spring容器管理。

方法源码如下：

@Override
public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
        return NO_IMPORTS;
    }
    AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
            .loadMetadata(this.beanClassLoader);
    AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(autoConfigurationMetadata,
            annotationMetadata);
    return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
}

这个方法的结构也很清晰，首先通过isEnabled方法判断是否需要进行导入，如果需要导入的话，通过loadMetadata方法获取配置信息，并通过getAutoConfigurationEntry进行自动装配。

isEnabled方法源码如下：

protected boolean isEnabled(AnnotationMetadata metadata) {
    if (getClass() == AutoConfigurationImportSelector.class) {
        return getEnvironment().getProperty(EnableAutoConfiguration.ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY, Boolean.class, true);
    }
    return true;
}

这个方法通过EnableAutoConfiguration.ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY这个配置项进行判断是否需要自动配置，默认为true。

loadMetadata方法源码如下：

protected static final String PATH = "META-INF/" + "spring-autoconfigure-metadata.properties";

    public static AutoConfigurationMetadata loadMetadata(ClassLoader classLoader) {
        return loadMetadata(classLoader, PATH);
    }

    static AutoConfigurationMetadata loadMetadata(ClassLoader classLoader, String path) {
        try {
            Enumeration<URL> urls = (classLoader != null) ? classLoader.getResources(path)
                    : ClassLoader.getSystemResources(path);
            Properties properties = new Properties();
            while (urls.hasMoreElements()) {
                properties.putAll(PropertiesLoaderUtils.loadProperties(new UrlResource(urls.nextElement())));
            }
            return loadMetadata(properties);
        }
        catch (IOException ex) {
            throw new IllegalArgumentException("Unable to load @ConditionalOnClass location [" + path + "]", ex);
        }
    }
    static AutoConfigurationMetadata loadMetadata(Properties properties) {
        return new PropertiesAutoConfigurationMetadata(properties);
    }

可以看到这个方法会加载META-INF/spring-autoconfigure-metadata.properties下的所有配置信息并包装成AutoConfigurationMetadata对象返回。

注：spring-autoconfigure-metadata.properties文件在spring-boot-autoconfigure-2.1.9.RELEASE.jar/META-INF下。

getAutoConfigurationEntry方法源码如下：

protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata,
            AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
            return EMPTY_ENTRY;
        }
        AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
        List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
        configurations = removeDuplicates(configurations);
        Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
        checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
        configurations.removeAll(exclusions);
        configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
        fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
        return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
}

这个方法是AutoConfiguration的主流程方法，可以将这个方法的每一行看做一个步骤，那么处理步骤如下：

1. 加载配置了@EnableAutoConfiguration注解的属性值getAttribute方法：

protected AnnotationAttributes getAttributes(AnnotationMetadata metadata) {
        String name = getAnnotationClass().getName();
        AnnotationAttributes attributes = AnnotationAttributes.fromMap(metadata.getAnnotationAttributes(name, true));
        Assert.notNull(attributes, () -> "No auto-configuration attributes found. Is " + metadata.getClassName()
                + " annotated with " + ClassUtils.getShortName(name) + "?");
        return attributes;
}

2.得到META-INF/spring.factories文件中以@EnableAutoConfiguration完全限定类名做key的value，getCandidateConfigurations方法：

protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
        List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(),
                getBeanClassLoader());
        Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you "
                + "are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
        return configurations;
}
protected Class<?> getSpringFactoriesLoaderFactoryClass() {
        return EnableAutoConfiguration.class;
}

其中，SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames()这个方法的作用是使用给定的类加载器从META-INF/spring.factories加载给定类型的工厂实现的完全限定类名；

3.去重；

4.得到需要排除的类的类名，这些类可以在@EnableAutoConfiguration注解中配置；

5.检查这两个集合；

6.把需要排除的类移除；

7.根据OnBeanCondition、OnClassCondition等条件进行过滤（有兴趣可以深入了解）；

8.广播事件，得到AutoConfigurationImportListener所有实现类，然后生成事件进行广播；

9.把需要装配和排除的类完全限定名封装成了AutoConfigurationEntry对象返回。

因此，@EnableAutoConfiguration可以简单总结为：从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件，并将其中EnableAutoConfiguration对应的配置项通过反射实例化为对应的标注了@Configuration的IoC容器配置类，并加载到IoC容器。

三、小结

通过以上分析可知@SpringBootApplication注解的运作是通过@SpringApplicationConfiguration声明被标注类为配置类，从而被AnnotationConfigApplicationContext扫描并初始化Spring容器。

通过@EnableAutoConfiguration来扫描，过滤并加载所需要的组件；通过@ComponentScan扫描并注册所有标注了@Component及其子注解的类；这些注解的共同运作实现了springboot工程强大的自动配置能力。

以上就是本次总结的全部内容，希望能对大家有所帮助。如果有疏漏错误之处，还请大家不吝指正。


作者：vivo 互联网开发团队-Peng peng