一文讲完 Spring Boot，3W 字超详细总结

作者｜ CHEN川

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说明 ：前面有 4 个小节关于Spring的基础知识

分别是 ：IoC 容器、JavaConfig、事件监听、SpringFactoriesLoader 详解

它们占据了本文的大部分内容：

虽然它们之间可能没有太多的联系，但这些知识对于理解 Spring Boot 的核心原理至关重要，如果你对 Spring 框架烂熟于心，完全可以跳过这 4 个小节。正是因为这个系列的文章是由这些看似不相关的知识点组成，因此取名知识清单。

在过去两三年的 Spring 生态圈，最让人兴奋的莫过于 Spring Boot 框架。或许从命名上就能看出这个框架的设计初衷：快速的启动 Spring 应用。因而 Spring Boot 应用本质上就是一个基于 Spring 框架的应用，它是 Spring 对“约定优先于配置”理念的最佳实践产物，它能够帮助开发者更快速高效地构建基于 Spring 生态圈的应用。

那 Spring Boot 有何魔法？

自动配置、起步依赖、Actuator、命令行界面(CLI) 是 Spring Boot 最重要的4大核心特性，其中CLI是Spring Boot的可选特性，虽然它功能强大，但也引入了一套不太常规的开发模型，因而这个系列的文章仅关注其它3种特性。如文章标题，本文是这个系列的第一部分，将为你打开Spring Boot的大门，重点为你剖析其启动流程以及自动配置实现原理。要掌握这部分核心内容，理解一些Spring框架的基础知识，将会让你事半功倍。

一、抛砖引玉：探索Spring IoC容器

如果有看过SpringApplication.run()方法的源码，Spring Boot冗长无比的启动流程一定

会让你抓狂，透过现象看本质.

SpringApplication只是将一个典型的Spring应用的启动流程进行了扩展，因此，透彻理解, Spring容器是打开Spring Boot大门的一把钥匙。

1.1、Spring IoC容器

可以把Spring IoC容器比作一间餐馆，当你来到餐馆，通常会直接招呼服务员：点菜！至于菜的原料是什么？如何用原料把菜做出来？可能你根本就不关心。

IoC容器也是一样，你只需要告诉它需要某个bean，它就把对应的实例（instance）扔给你，至于这个bean是否依赖其他组件，怎样完成它的初始化，根本就不需要你关心。

作为餐馆，想要做出菜肴，得知道菜的原料和菜谱，同样地，IoC容器想要管理各个业务对象以及它们之间的依赖关系，需要通过某种途径来记录和管理这些信息。

BeanDefinition对象就承担了这个责任：容器中的每一个bean都会有一个对应的BeanDefinition实例，该实例负责保存bean对象的所有必要信息，包括bean对象的class类型、是否是抽象类、构造方法和参数、其它属性等等。

当客户端向容器请求相应对象时，容器就会通过这些信息为客户端返回一个完整可用的bean实例。

原材料已经准备好（把BeanDefinition看着原料），开始做菜吧，等等，你还需要一份菜谱，BeanDefinitionRegistry和BeanFactory就是这份菜谱，BeanDefinitionRegistry抽象出bean的注册逻辑，而BeanFactory则抽象出了bean的管理逻辑，而各个BeanFactory的实现类就具体承担了bean的注册以及管理工作。

它们之间的关系就如下图：

BeanFactory、BeanDefinitionRegistry关系图（来自：Spring揭秘）

DefaultListableBeanFactory作为一个比较通用的BeanFactory实现，它同时也实现了BeanDefinitionRegistry接口，因此它就承担了Bean的注册管理工作。从图中也可以看出，BeanFactory接口中主要包含getBean、containBean、getType、getAliases等管理bean的方法，而BeanDefinitionRegistry接口则包含registerBeanDefinition、removeBeanDefinition、getBeanDefinition等注册管理BeanDefinition的方法。

下面通过一段简单的代码来模拟BeanFactory底层是如何工作的：

// 默认容器实现 DefaultListableBeanFactory beanRegistry = new DefaultListableBeanFactory(); // 根据业务对象构造相应的BeanDefinition AbstractBeanDefinition definition = new RootBeanDefinition(Business.class,true); // 将bean定义注册到容器中 beanRegistry.registerBeanDefinition(beanName,definition); // 如果有多个bean，还可以指定各个bean之间的依赖关系 // ........  // 然后可以从容器中获取这个bean的实例 // 注意：这里的beanRegistry其实实现了BeanFactory接口，所以可以强转， // 单纯的BeanDefinitionRegistry是无法强制转换到BeanFactory类型的 BeanFactory container = (BeanFactory)beanRegistry; Business business = (Business)container.getBean(beanName);

这段代码仅为了说明BeanFactory底层的大致工作流程.实际情况会更加复杂，比如bean之间的依赖关系可能定义在外部配置文件(XML/Properties)中、也可能是注解方式。

Spring IoC容器的整个工作流程大致可以分为两个阶段：

①、容器启动阶段

容器启动时，会通过某种途径加载Configuration MetaData。除了代码方式比较直接外，在大部分情况下，容器需要依赖某些工具类，比如：BeanDefinitionReader，BeanDefinitionReader会对加载的Configuration MetaData进行解析和分析，并将分析后的信息组装为相应的BeanDefinition，最后把这些保存了bean定义的BeanDefinition，注册到相应的BeanDefinitionRegistry，这样容器的启动工作就完成了。

这个阶段主要完成一些准备性工作，更侧重于bean对象管理信息的收集，当然一些验证性或者辅助性的工作也在这一阶段完成。

来看一个简单的例子吧，过往，所有的bean都定义在XML配置文件中，下面的代码将模拟

BeanFactory如何从配置文件中加载bean的定义以及依赖关系：

// 通常为BeanDefinitionRegistry的实现类，这里以DeFaultListabeBeanFactory为例 BeanDefinitionRegistry beanRegistry = new DefaultListableBeanFactory();  // XmlBeanDefinitionReader实现了BeanDefinitionReader接口，用于解析XML文件 XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReaderImpl(beanRegistry); // 加载配置文件 beanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(classpath:spring-bean.xml);  // 从容器中获取bean实例 BeanFactory container = (BeanFactory)beanRegistry; Business business = (Business)container.getBean(beanName);

②、Bean的实例化阶段

经过第一阶段，所有bean定义都通过BeanDefinition的方式注册到BeanDefinitionRegistry中当某个请求通过容器的getBean方法请求某个对象，或者因为依赖关系容器需要隐式的调用getBean时，就会触发第二阶段的活动：容器会首先检查所请求的对象之前是否已经实例化完成。

如果没有，则会根据注册的BeanDefinition所提供的信息实例化被请求对象，并为其注入依赖。

当该对象装配完毕后，容器会立即将其返回给请求方法使用。BeanFactory只是Spring IoC容器的一种实现，如果没有特殊指定，它采用采用延迟初始化策略：只有当访问容器中的某个对象时，才对该对象进行初始化和依赖注入操作。

而在实际场景下，我们更多的使用另外一种类型的容器：ApplicationContext，它构建在BeanFactory之上，属于更高级的容器，除了具有BeanFactory的所有能力之外，还提供对事件监听机制以及国际化的支持等。它管理的bean，在容器启动时全部完成初始化和依赖注入操作。

1.2、Spring容器扩展机制

IoC容器负责管理容器中所有bean的生命周期，而在bean生命周期的不同阶段，Spring提供了不同的扩展点来改变bean的命运。在容器的启动阶段，BeanFactoryPostProcessor允许我们在容器实例化相应对象之前，对注册到容器的BeanDefinition所保存的信息做一些额外的操作，比如修改bean定义的某些属性或者增加其他信息等。

如果要自定义扩展类，通常需要实现.

org.springframework.beans.factory.config.BeanFactoryPostProcessor接口，与此同时，因为容器中可能有多个BeanFactoryPostProcessor，可能还需要实现org.springframework.core.Ordered接口，以保证BeanFactoryPostProcessor按照顺序执行。

Spring提供了为数不多的BeanFactoryPostProcessor实现.我们以PropertyPlaceholderConfigurer来说明其大致的工作流程。

在Spring项目的XML配置文件中，经常可以看到许多配置项的值使用占位符，而将占位符所代表的值单独配置到独立的properties文件，这样可以将散落在不同XML文件中的配置集中管理，而且也方便运维根据不同的环境进行配置不同的值。

这个非常实用的功能就是由PropertyPlaceholderConfigurer负责实现的。

根据前文，当BeanFactory在第一阶段加载完所有配置信息时，BeanFactory中保存的对象的属性还是以占位符方式存在的，比如${jdbc.mysql.url}。

当PropertyPlaceholderConfigurer作为BeanFactoryPostProcessor被应用时，它会使用properties配置文件中的值来替换相应的BeanDefinition中占位符所表示的属性值。当需要实例化bean时，bean定义中的属性值就已经被替换成我们配置的值。当然其实现比上面描述的要复杂一些，这里仅说明其大致工作原理，更详细的实现可以参考其源码。

与之相似的，还有BeanPostProcessor，其存在于对象实例化阶段。跟BeanFactoryPostProcessor类似，它会处理容器内所有符合条件并且已经实例化后的对象。

简单的对比，BeanFactoryPostProcessor处理bean的定义，而BeanPostProcessor则处理bean完成实例化后的对象。

BeanPostProcessor定义了两个接口：

// 通常为BeanDefinitionRegistry的实现类，这里以DeFaultListabeBeanFactory为例 BeanDefinitionRegistry beanRegistry = new DefaultListableBeanFactory();  // XmlBeanDefinitionReader实现了BeanDefinitionReader接口，用于解析XML文件 XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReaderImpl(beanRegistry); // 加载配置文件 beanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(classpath:spring-bean.xml);  // 从容器中获取bean实例 BeanFactory container = (BeanFactory)beanRegistry; Business business = (Business)container.getBean(beanName);

为了理解这两个方法执行的时机，简单的了解下bean的整个生命周期：

Bean的实例化过程（来自：Spring揭秘）

postProcessBeforeInitialization()方法与postProcessAfterInitialization()分别对应图中前置处理和后置处理两个步骤将执行的方法。这两个方法中都传入了bean对象实例的引用，为扩展容器的对象实例化过程提供了很大便利，在这儿几乎可以对传入的实例执行任何操作。

注解、AOP等功能的实现均大量使用了BeanPostProcessor，比如有一个自定义注解，你完全可以实现BeanPostProcessor的接口，在其中判断bean对象的脑袋上是否有该注解，如果有，你可以对这个bean实例执行任何操作，想想是不是非常的简单？

再来看一个更常见的例子，在Spring中经常能够看到各种各样的Aware接口，其作用就是在对象实例化完成以后将Aware接口定义中规定的依赖注入到当前实例中。

比如最常见的ApplicationContextAware接口，实现了这个接口的类都可以获取到一个ApplicationContext对象。当容器中每个对象的实例化过程走到BeanPostProcessor前置处理这一步时，容器会检测到之前注册到容器的ApplicationContextAwareProcessor，然后就会调用其postProcessBeforeInitialization()方法，检查并设置Aware相关依赖。

看看代码吧，是不是很简单：

// 代码来自：org.springframework.context.support.ApplicationContextAwareProcessor // 其postProcessBeforeInitialization方法调用了invokeAwareInterfaces方法 private void invokeAwareInterfaces(Object bean){     if (bean instanceof EnvironmentAware){         ((EnvironmentAware) bean).setEnvironment(this.applicationContext.getEnvironment());     }     if (bean instanceof ApplicationContextAware){         ((ApplicationContextAware) bean).setApplicationContext(this.applicationContext);     }     // ......}

最后总结一下，本小节内容和你一起回顾了Spring容器的部分核心内容，限于篇幅不能写更多，但理解这部分内容，足以让您轻松理解Spring Boot的启动原理，如果在后续的学习过程中遇到一些晦涩难懂的知识，再回过头来看看Spring的核心知识，也许有意想不到的效果。

也许Spring Boot的中文资料很少，但Spring的中文资料和书籍有太多太多，总有东西能给你启发。

二、夯实基础：JavaConfig与常见Annotation

2.1、JavaConfig

我们知道bean是Spring IOC中非常核心的概念，Spring容器负责bean的生命周期的管理。

在最初，Spring使用XML配置文件的方式来描述bean的定义以及相互间的依赖关系，但随着Spring的发展，越来越多的人对这种方式表示不满，因为Spring项目的所有业务类均以bean的形式配置在XML文件中，造成了大量的XML文件，使项目变得复杂且难以管理。

后来，基于纯Java Annotation依赖注入框架Guice出世，其性能明显优于采用XML方式的Spring，甚至有部分人认为，Guice可以完全取代Spring（Guice仅是一个轻量级IOC框架，取代Spring还差的挺远）.

正是这样的危机感，促使Spring及社区推出并持续完善了JavaConfig子项目，它基于Java代码和Annotation注解来描述bean之间的依赖绑定关系。

比如，下面是使用XML配置方式来描述bean的定义：

而基于JavaConfig的配置形式是这样的：

@Configuration public class MoonBookConfiguration{      // 任何标志了@Bean的方法，其返回值将作为一个bean注册到Spring的IOC容器中     // 方法名默认成为该bean定义的id     @Bean     public BookService bookService() {         return new BookServiceImpl();     } }

如果两个bean之间有依赖关系的话，在XML配置中应该是这样：

而在JavaConfig中则是这样：

@Configuration public class MoonBookConfiguration {      // 如果一个bean依赖另一个bean，则直接调用对应JavaConfig类中依赖bean的创建方法即可     // 这里直接调用dependencyService()     @Bean     public BookService bookService() {         return new BookServiceImpl(dependencyService());     }      @Bean     public OtherService otherService() {         return new OtherServiceImpl(dependencyService());     }      @Bean




    
     public DependencyService dependencyService() {         return new DependencyServiceImpl();     } }

你可能注意到这个示例中，有两个bean都依赖于dependencyService，也就是说当初始化bookService时会调用dependencyService()，在初始化otherService时也会调用dependencyService()，那么问题来了？

这时候IOC容器中是有一个dependencyService实例还是两个？这个问题留着大家思考吧，这里不再赘述。

2.2、@ComponentScan

@ComponentScan注解对应XML配置形式中的元素表示启用组件扫描，Spring会自动扫描所有通过注解配置的bean，然后将其注册到IOC容器中。

我们可以通过basePackages等属性来指定@ComponentScan自动扫描的范围，如果不指定，默认从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。正因为如此，SpringBoot的启动类都默认在src/main/java下。

2.3、@Import

@Import注解用于导入配置类，举个简单的例子：

@Configuration public class MoonBookConfiguration{     @Bean     public BookService bookService() {         return new BookServiceImpl();     } }

现在有另外一个配置类，比如：MoonUserConfiguration，这个配置类中有一个bean依赖于MoonBookConfiguration中的bookService，如何将这两个bean组合在一起？

借助@Import即可：

@Configuration // 可以同时导入多个配置类，比如：@Import({A.class,B.class}) @Import(MoonBookConfiguration.class) public class MoonUserConfiguration{     @Bean     public UserService userService(BookService bookService) {         return new BookServiceImpl(bookService);     } }

需要注意的是，在4.2之前，@Import注解只支持导入配置类，但是在4.2之后，它支持导入普通类，并将这个类作为一个bean的定义注册到IOC容器中。

2.4、@Conditional

@Conditional注解表示在满足某种条件后才初始化一个bean或者启用某些配置。

它一般用在由@Component、@Service、@Configuration等注解标识的类上面，或者由@Bean标记的方法上。如果一个@Configuration类标记了@Conditional，则该类中所有标识了@Bean的方法和@Import注解导入的相关类将遵从这些条件。

在Spring里可以很方便的编写你自己的条件类，所要做的就是实现Condition接口，并覆盖它的matches()方法。

举个例子，下面的简单条件类表示只有在Classpath里存在JdbcTemplate类时才生效:

public class JdbcTemplateCondition implements Condition {
@Overridepublic boolean matches(ConditionContext conditionContext, AnnotatedTypeMetadata annotatedTypeMetadata) {         try {         conditionContext.getClassLoader().loadClass(org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate);             return true;         } catch (ClassNotFoundException e) {             e.printStackTrace();         }         return false;     } }

当你用Java来声明bean的时候，可以使用这个自定义条件类：

@Conditional(JdbcTemplateCondition.class) @Service public MyService service() { ...... }

这个例子中只有当JdbcTemplateCondition类的条件成立时才会创建MyService这个bean。

也就是说MyService这bean的创建条件是classpath里面包含JdbcTemplate，否则这个bean的声明就会被忽略掉。

Spring Boot定义了很多有趣的条件，并把他们运用到了配置类上，这些配置类构成了Spring Boot的自动配置的基础。

Spring Boot运用条件化配置的方法是：定义多个特殊的条件化注解，并将它们用到配置类上。

下面列出了Spring Boot提供的部分条件化注解：

2.5、@ConfigurationProperties与@EnableConfigurationProperties

当某些属性的值需要配置的时候，我们一般会在application.properties文件中新建配置项，然后在bean中使用@Value注解来获取配置的值，比如下面配置数据源的代码。

// jdbc config jdbc.mysql.url=jdbc:mysql://localhost:3306/sampledb jdbc.mysql.username=root jdbc.mysql.password=123456 ......
  // 配置数据源 @Configuration public class HikariDataSourceConfiguration {
     @Value(jdbc.mysql.url)     public String url;     @Value(jdbc.mysql.username)     public String user;     @Value(jdbc.mysql.password)     public String password;
      @Bean     public HikariDataSource dataSource() {         HikariConfig hikariConfig = new HikariConfig();         hikariConfig.setJdbcUrl(url);         hikariConfig.setUsername(user);         hikariConfig.setPassword(password);         // 省略部分代码         return new HikariDataSource(hikariConfig);     } }

使用@Value注解注入的属性通常都比较简单，如果同一个配置在多个地方使用，也存在不方便维护的问题（考虑下，如果有几十个地方在使用某个配置，而现在你想改下名字，你改怎么做？）

对于更为复杂的配置，Spring Boot提供了更优雅的实现方式,那就是@ConfigurationProperties注解。

我们可以通过下面的方式来改写上面的代码：

@Component // 还可以通过@PropertySource(classpath:jdbc.properties)来指定配置文件 @ConfigurationProperties(jdbc.mysql) // 前缀=jdbc.mysql，会在配置文件中寻找jdbc.mysql.*的配置项 pulic class JdbcConfig {     public String url;     public String username;     public String password; }
 @Configuration public class HikariDataSourceConfiguration {
     @AutoWired     public JdbcConfig config;
     @Bean     public HikariDataSource dataSource() {         HikariConfig hikariConfig = new HikariConfig();         hikariConfig.setJdbcUrl(config.url);         hikariConfig.setUsername(config.username);         hikariConfig.setPassword(config.password);         // 省略部分代码         return new HikariDataSource(hikariConfig);   } }

@ConfigurationProperties对于更为复杂的配置，处理起来也是得心应手，比如有如下配置文件：

#App app.menus[0].title=Home app.menus[0].name=Home app.menus[0].path=/ app.menus[1].title=Login app.menus[1].name=Login app.menus[1].path=/login
 app.compiler.timeout=5 app.compiler.output-folder=/temp/
 app.error=/error/

可以定义如下配置类来接收这些属性：

@Component@ConfigurationProperties(app)public class AppProperties {
     public String error;     public List menus = new ArrayList<>();     public Compiler compiler = new Compiler();
     public static class Menu {         public String name;         public String path;         public String title;     }
     public static class Compiler {         public String timeout;         public String outputFolder;     } }

@EnableConfigurationProperties注解表示对@ConfigurationProperties的内嵌支持默认会将对应Properties Class作为bean注入的IOC容器中，即在相应的Properties类上不用加@Component注解。

三、削铁如泥：SpringFactoriesLoader详解

JVM提供了3种类加载器：

BootstrapClassLoader、ExtClassLoader、AppClassLoader分别加载Java核心类库、扩展类库以及应用的类路径(CLASSPATH)下的类库。