SpringBoot原理
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SpringBoot原理
参考链接:Spring Boot参考指南
1. Hello World
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使用IDEA创建SpringBoot项目:
- 选择spring initalizr,可以看到默认就是去官网的快速构建工具实现的;
- 填写项目信息;
- 选择初始化组件(初学选择Web即可);
- 填写项目路径,等待项目构建完成。
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项目结构分析:
- 程序的主启动类
xxxxxxxApplication.java
- 一个 application.properties 配置文件
- 一个 测试类
- 一个 pom.xml
- 程序的主启动类
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编写一个http接口
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在主程序的同级目录下,新建一个controller包。注意:一定要在同级目录下,否则会识别不到
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在创建的controller包下新建一个HelloController类:
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public class HelloController {
public String hello() {
return "Hello World";
}
} -
编写完毕后,从主程序启动项目,浏览器发起请求,看页面返回;控制台输出了 Tomcat 访问的端口号!
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彩蛋:自定义banner图案
- 到项目下的 resources 目录下新建一个banner.txt 文件。
- 将图案拷贝到文件中即可。
2. 运行原理初探
2.1 启动器
1 | <dependency> |
- spring-boot-starter-xxx:就是Springboot的场景启动器
- spring-boot-starter-web:帮助我们导入web模块正常运行所依赖的组件
- 作用:Springboot将所有的场景抽取出来,做成了一个个启动器(starter),只需要在项目中引入启动器即可,所有的依赖都会导入进来。我们只需要选择我们自己需要的启动器,同时我们还可以自定义启动器。
2.2 主启动类
1 | //使用SpringBootApplication来标注这是一个主程序类 |
2.3 注解分析
2.3.1 @SpringBootApplication
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作用: 标注在某个类上说明这个类是SpringBoot的主配置类 , SpringBoot就应该运行这个类的main方法来启动SpringBoot应用;启动类下的所有资源被导入。
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点击进入这个注解,可以查看到其他很多注解:
- @ComponentScan、@SpringBootConfiguration、 @EnableAutoConfiguration
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2.3.2 @ComponentScan
- Spring内主要注解,它对应XML配置中的
<context:component-scan base-package="xxx" />
元素。 - 作用: 自动扫描并加载符合条件的组件或者bean , 将这个bean定义加载到IOC容器中
2.3.3 @SpringBootConfiguration
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作用: SpringBoot的配置类 。标注在某个类上 , 表示这是一个SpringBoot的配置类。
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继续点击进入这个注解:
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- 分析:
- @Configuration表明这是配置类,配置类就是对应Spring的xml配置文件。
- @Component说明启动类本身也是Spring中的一个组件而已,负责启动应用。
回到@SpringBootApplication注解中,查看@EnableAutoConfiguration注解
2.3.4 @EnableAutoConfiguration
- 作用: 开启自动配置功能。以前的一些框架的配置需要我们手动配置,现在SpringBoot可以自动帮我们配置。而@SpringBootApplication可以开启SpringBoot的自动配置功能,这样自动配置才可以生效 。
点击进入@EnableAutoConfiguration注解:
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- @AutoConfigurationPackage:自动配置包
点击进入@AutoConfigurationPackage注解:
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@import :Spring底层注解@import , 给容器中导入一个组件。
Registrar.class作用:将主启动类的所在包及包下面所有子包里面的所有组件扫描到Spring容器 。
- @Import(AutoConfigurationImportSelector.class):给容器导入组件
AutoConfigurationImportSelector:自动配置导入选择器。那么它会导入哪些组件的选择器呢?
点击进入AutoConfigurationImportSelector类:
- 这个类中有这样的一个方法:
1 | //获得候选的配置 |
- 这个方法又调用了SpringFactoriesLoader类的静态方法,进入SpringFactoriesLoader类中 loadFactoryNames() 方法:
1 | public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, |
- 点击loadSpringFactories() 方法进行查看:
1 | private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories( |
- 在这个类中我们发现了多次出现的文件:spring.factories,进行全局搜索:
- 打开这个文件我们可以看到很多自动配置的文件,而这就是自动配置根源的所在:
- 在这些配置文件中我们选取一个我们熟悉的配置类打开,比如:WebMvcAutoConfiguration
我们可以看到这些都是一个个的JavaConfig配置类,同时注入了一些Bean。
所以,自动配置真正实现是从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件 ,并将其中对应的 org.springframework.boot.autoconfigure. 包下的配置项,通过反射实例化为对应标注了 @Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类 , 然后将这些都汇总成为一个实例并加载到IoC容器中。
自动装配的核心: 可以用JavaConfig类取代xml配置,并可以用yaml文件对JavaConfig(标记@ConfigProperties)类的属性进行修改。
- 思考: 这么多的自动配置为什么有些没有生效而需要导入对应的starter才有作用?
我们没有导入AOP的相关依赖,所以我们找到AOP的自动配置并打开:
打开后我们会发现有这样一个注解:
我们可以看到,@ConditionalOnClass注解爆红!这是为什么?
答案很简单,因为我们没有导入AOP相关的依赖,我们需要导入依赖(对应的starter)后这个注解才不会爆红,而只有这个注解不爆红,SpringBoot的AOP自动配置才会生效。
@ConditionalOnxxxx:只有里面的条件都满足,自动配置才会生效。
- 结论:
- SpringBoot在启动的时候从类路径下的META-INF/
spring.factories
中获取EnableAutoConfiguration指定的值,将这些值作为自动配置类导入容器 , 自动配置类就会生效 , 帮我们进行自动配置的工作。 - 整个J2EE的整体解决方案和自动配置都在springboot-autoconfigure的jar包中,它将所有需要导入的组件以全类名的方式返回,这些组件就会被添加到容器中。
- 它会给容器中导入非常多的自动配置类 (xxxAutoConfiguration), 就是给容器中导入了某一场景需要的所有组件 , 并配置好这些组件 。我们有了自动配置类 , 免去了我们手动编写配置注入功能组件等的工作;
- SpringBoot在启动的时候从类路径下的META-INF/
理一下注解:
到此,我们就大概的了解了SpringBoot的运行原理!
2.4 SpringApplication.run
- 该方法主要有两部分,一部分是SpringApplication的实例化,二是run方法的执行。
- SpringApplication类主要做了一下四件事:
- 推断应用的类型是普通的项目还是Web项目
- 查找并加载所有可用初始化器 , 设置到initializers属性中
- 找出所有的应用程序监听器,设置到listeners属性中
- 推断并设置main方法的定义类,找到运行的主类
构造器:
1 | public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class... primarySources) { |
3. yaml配置注入
3.1 基本语法
- application.yml
- 语法结构:key: 空格 value
1 | server: |
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说明:语法要严格要求!
- 空格不能省略。
- 以缩进控制层级关系。
- 属性和值的大小写都是十分敏感的。
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引号的使用:
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“ ” 双引号,不会转义字符串里面的特殊字符 , 特殊字符会作为本身想表示的意思;
比如:name: “mo \n fan” 输出:mo 换行 fan
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‘’ 单引号,会转义特殊字符 , 特殊字符最终会变成和普通字符一样输出。
比如:name: ‘mo \n fan’ 输出:mo \n fan
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3.2 其他语法
- 对象、Map键值对
1 | k: |
行内写法:
1 | person: {name: mofan, age: 18} |
注意缩进和空格
- 数组集合(List、Set)
1 | person: |
行内写法:
1 | person: [student,teacher,doctor] |
3.3 配置文件注入
当我们需要给实体类注入匹配值时,根据Spring的学习,我们可以:使用@Component将bean注册到容器中,然后使用@Value注解给bean的每个属性注入值。现在我们还可以用yaml配置的方式进行注入:
- 首先编写一个实体类,Person类
1 | /* |
- 编写一个yaml配置:
1 | person: |
然后我们在SpringBoot的测试类中编写测试即可。
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- 如果IDEA提示:SpringBoot配置注解处理器没有找到,那么需要我们添加一个依赖。
1 | <!--导入依赖后需要重启--> |
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注意:
- 如果配置文件的key值和属性值设置不一样,则输出结果会为null,表示注入失败。
- 注意注解@ConfigurationProperties的使用。@configurationProperties:默认从全局配置文件中获取值。
- 如果存在多个配置文件(比如还存在一个 person.properties 文件),这时我们进行注入并想要绑定这个配置文件时,可以使用 @PropertySource 注解来加载指定的配置文件。
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public class Person {
private String name;
......
}- 使用yaml配置文件还可以编写占位符。如:
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7person:
name: mofan${random.uuid} # 随机uuid
age: ${random.int} # 随机int
...
dog:
name: ${person.hello:other}_小黑
age: 3- 如果我们需要使用properties配置,在配置文件中书写中文时,IDEA会出现乱码,需要我们进行设置。settings–>FileEncodings -->设置编码格式为UTF-8(把旁边的勾打上)。
3.4 yaml总结
- @ConfigurationProperties和@Value对比:
@ConfigurationProperties | @Value | |
---|---|---|
功能 | 批量注入配置文件中的属性 | 一个一个地指定属性值 |
松散绑定 | 支持 | 不支持 |
SpEL | 不支持 | 支持 |
JSR303校验 | 支持 | 不支持 |
复杂类型封装 | 支持 | 不支持 |
- 松散绑定:比如我的yml中写的last-name,这个和lastName是一样的, - 后面跟着的字母默认是大写的。
- JSR303数据校验 , 这个就是我们可以在字段是增加一层过滤器验证 , 可以保证数据的合法性。
- yaml可以封装对象,而value不行。
- 总结:
- 如果配置yaml和配置properties都可以获取到值 , 推荐 使用yaml;
- 如果我们在某个业务中,只需要获取配置文件中的某个值,可以使用一下 @value;
- 如果我们专门编写了一个JavaBean来和配置文件进行一一映射,直接使用@ConfigurationProperties。
4. JSR303数据校验
- 使用:在SpringBoot中使用@Validated注解来校验数据,如果数据处在异常,则会抛出异常,方便统一处理。比如,我们可以写一个注解使我们的name属性不能为空:
1 | //注册bean |
如果这时name为空,则会抛出异常,并显示设置的default message。
- 常见参数:
1 |
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5. 多环境切换
5.1 多配置文件
- 我们在主配置文件编写的时候,文件名可以是 application-{profile}.properties/yml , 用来指定多个环境版本。
例如:
application-test.properties :测试环境配置
application-dev.properties :开发环境配置
但是Springboot并不会直接启动这些配置文件,它默认使用application.properties主配置文件,我们需要通过一个配置来选择需要激活的环境:
1 | #比如在配置文件中指定使用dev环境,我们可以通过设置不同的端口号进行测试; |
5.2 yaml多文档块
- 同样可以使用yaml配置文件实现多环境切换,但是使用yaml可以不需要创建多个配置文件,比如:
1 | server: |
- 注意:
- 使用yaml的多文档块时,需要指明环境名称,文档快之间用“—”隔开。
- 如果yml和properties同时都配置了端口,并且没有激活其他环境 , 默认会使用properties配置文件的!
5.3 配置文件加载顺序
- SpringBoot启动会扫描一下位置的application.properties或者application.yml文件作为Spring boot的默认配置文件:
1 | 优先级1:file:./config/ 项目路径下的config文件夹配置文件 |
优先级由高到低,高优先级的配置会覆盖低优先级的配置。SpringBoot会从这四个位置全部加载主配置文件,互补配置。
6. 自动装配原理
- 思考: 经过编写yaml配置文件的学习,我们认识到可以使用yaml配置文件设置相关配置,但是配置文件到底该怎么写?又能写些什么?
6.1 原理分析
我们在 2. 运行原理初探中已经找到了文件spring.factories
所处的位置,
这时我们可以选取 HttpEncodingAutoConfiguration(Http编码自动配置) 为例解释自动配置原理:
1 | //表示这是一个配置类,和以前编写的配置文件一样,也可以给容器中添加组件 |
简单总结:SpringBoot根据当前不同的条件判断,决定这个配置文件是否生效。
- 一但这个配置类生效,这个配置类就会给容器中添加各种组件;
- 这些组件的属性是从对应的properties类中获取的,这些类里面的每一个属性又是和配置文件绑定的;
- 所有在配置文件中能配置的属性都是在xxxxProperties类中封装着;
- 配置文件能配置什么就可以参照某个功能对应的这个属性类。
点击进入HttpProperties.class:
1 | //从配置文件中获取指定的值和bean的属性进行绑定 |
然后我们可以在配置文件中进行httpencoding的相关配置,并进行对比:
到此,我们就明白了自动装配的核心!
6.2 原理总结
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SpringBoot启动会加载大量的自动配置类
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我们判断我们需要的功能有没有在SpringBoot默认写好的自动配置类当中;
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我们再来看这个自动配置类中到底配置了哪些组件(只要我们要用的组件存在在其中,我们就不需要再手动配置了);
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给容器中自动配置类添加组件的时候,会从properties类中获取某些属性,我们只需要在配置文件中指定这些属性的值即可。
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两大注解:
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xxxxAutoConfigurartion:自动配置类,给容器中添加组件
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xxxxProperties:封装配置文件中相关属性;
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6.3 @Conditional
- SpringBoot的自动装配类必须在一定的条件下才能生效,SpringBoot用到了 @Conditional派生注解 。
- 作用:必须是@Conditional指定的条件成立,才给容器中添加组件,配置配里面的所有内容才生效。
@Conditional拓展注解 | 作用(判断是否满足当前指定条件) |
---|---|
@ConditionalOnJava | 系统的Java版本是否符合要求 |
@ConditionalOnBean | 容器中存在指定的Bean |
@ConditionalOnMissingBean | 容器中不存在指定的Bean |
@ConditionalOnExpression | 满足SpEL表达式的指定 |
@ConditionalOnClass | 系统中有指定的类 |
@ConditionalOnMissingClass | 系统中没有指定的类 |
@ConditionalOnSingleCandidate | 容器中只有一个指定的Bean,或者这个Bean是首选Bean |
@ConditionalOnProperty | 系统中指定的属性是否有指定的值 |
@ConditionalOnResource | 类路径下是否存在指定的资源文件 |
@ConditionalOnWebApplication | 当前是Web环境 |
@ConditionalOnNotWebApplication | 当前不是Web环境 |
@ConditionalOnJndi | JNDI存在指定项 |
- 如此多的自动配置类必须在满足了指定条件下才会生效,那么我们怎么知道哪些自动配置生效了呢?
我们可以通过启用 debug=true属性;来让控制台打印自动配置报告,这样我们就可以很方便的知道哪些自动配置类生效;
1 | #开启springboot的调试类 |
控制台会输出三大项:
Positive matches:(自动配置类启用的:正匹配)
Negative matches:(没有启动,没有匹配成功的自动配置类:负匹配)
Unconditional classes: (没有条件的类)
7. 自定义Starter
我们先明白Starter的一些基础知识:
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启动器模块是一个 空 jar 文件,仅提供辅助性依赖管理,这些依赖可能用于自动装配或者其他类库;
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命名规约:
官方命名:
- 前缀:spring-boot-starter-xxx
- 比如:spring-boot-starter-web…
自定义命名:
- xxx-spring-boot-starter
- 比如:mybatis-spring-boot-starter
明白命名规约有助于帮助我们命名自定义启动器。
7.1 编写启动器
- 在IDEA中新建一个空项目spring-boot-starter-diy;
- 完成第一步后,新建一个普通Maven模块:yang-spring-boot-starter:
- 新建一个Springboot模块:yang-spring-boot-starter-autoconfigure
- 新建好两个Module后,基本结构为:
- 在我们的 starter 中 导入 autoconfigure 的依赖:
1 | <!-- 启动器 --> |
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将 autoconfigure 项目下多余的文件都删掉,Pom中只留下一个 starter,这是所有的启动器基本配置:
注意:记得将test目录也删除,否则会安装到maven仓库时会失败!!!
- 编写我们自己的服务:
1 | /** |
- 编写HelloProperties 配置类:
1 | /** |
- 编写自动配置类并注入bean:
1 | /** |
- 在resources编写一个自己的 META-INF\spring.factories
1 | # Auto Configure |
- 编写完成后,安装到Maven仓库:
注意: 代码只在 yang-spring-boot-starter-autoconfigure
中编写,启动器 Starter 中没有任何代码。
7.2 测试Starter
- 新建一个SpringBoot项目;
- 导入我们自定义的启动器:
1 | <dependency> |
- 编写一个HelloController控制器,测试自定义的启动器:
1 |
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- 编写配置文件 application.yml
1 | yang: |
- 启动项目测试,查看结果:
自定义启动器编写成功!!