SpringBoot的底层原理是什么

发布时间：2022-07-20 09:53:23 作者：iii
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SpringBoot的底层原理是什么

引言

Spring Boot 是一个用于简化 Spring 应用程序开发的框架。它通过提供默认配置和自动配置的方式，使得开发者能够快速搭建和运行 Spring 应用程序。Spring Boot 的底层原理涉及到多个方面，包括自动配置、依赖管理、嵌入式服务器、启动流程等。本文将深入探讨 Spring Boot 的底层原理，帮助读者更好地理解和使用 Spring Boot。

1. Spring Boot 的核心概念

1.1 自动配置

自动配置是 Spring Boot 的核心特性之一。它通过分析项目的依赖关系和配置文件，自动配置 Spring 应用程序的各个组件。自动配置的实现主要依赖于 @EnableAutoConfiguration 注解和 spring.factories 文件。

1.1.1 @EnableAutoConfiguration 注解

@EnableAutoConfiguration 注解是 Spring Boot 自动配置的入口。它通过 @Import 注解引入了 AutoConfigurationImportSelector 类，该类负责加载自动配置类。

@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 {};
}

1.1.2 spring.factories 文件

spring.factories 文件是 Spring Boot 自动配置的关键文件之一。它位于 META-INF 目录下，用于定义自动配置类。Spring Boot 在启动时会扫描所有 spring.factories 文件，并加载其中定义的自动配置类。

# Auto Configure
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.aop.AopAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.amqp.RabbitAutoConfiguration,\
...

1.2 依赖管理

Spring Boot 通过 spring-boot-starter 依赖管理机制，简化了项目的依赖配置。每个 spring-boot-starter 都包含了一组相关的依赖，开发者只需引入相应的 starter，即可自动引入所需的依赖。

1.2.1 spring-boot-starter-parent

spring-boot-starter-parent 是 Spring Boot 项目的父 POM，它定义了一系列默认的依赖管理和插件配置。通过继承 spring-boot-starter-parent，开发者可以简化项目的配置。

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.5.4</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>

1.2.2 spring-boot-starter-web

spring-boot-starter-web 是 Spring Boot 提供的用于开发 Web 应用的 starter。它包含了 Spring MVC、Tomcat 等依赖，开发者只需引入该 starter，即可快速搭建一个 Web 应用。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

1.3 嵌入式服务器

Spring Boot 支持嵌入式服务器，开发者无需将应用部署到外部服务器中，即可直接运行应用。Spring Boot 默认使用 Tomcat 作为嵌入式服务器，但也支持 Jetty、Undertow 等其他服务器。

1.3.1 Tomcat

Tomcat 是 Spring Boot 默认的嵌入式服务器。Spring Boot 通过 spring-boot-starter-web 引入了 Tomcat 依赖，并在应用启动时自动配置和启动 Tomcat。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
</dependency>

1.3.2 Jetty

Jetty 是另一个常用的嵌入式服务器。开发者可以通过排除 spring-boot-starter-tomcat 并引入 spring-boot-starter-jetty，来使用 Jetty 作为嵌入式服务器。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-jetty</artifactId>
</dependency>

1.4 启动流程

Spring Boot 的启动流程主要包括以下几个步骤：

加载配置文件：Spring Boot 会加载 application.properties 或 application.yml 配置文件，并根据配置内容进行相应的配置。
创建 Spring 应用上下文：Spring Boot 会创建一个 AnnotationConfigApplicationContext 或 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，用于管理 Spring Bean。
执行自动配置：Spring Boot 会根据 spring.factories 文件中的配置，加载并执行自动配置类。
启动嵌入式服务器：Spring Boot 会启动嵌入式服务器，并将应用部署到服务器中。
运行应用：Spring Boot 会调用 SpringApplication.run() 方法，启动应用并进入运行状态。

2. Spring Boot 的自动配置原理

2.1 自动配置的实现机制

Spring Boot 的自动配置是通过 @Conditional 注解和 Condition 接口实现的。@Conditional 注解用于根据条件决定是否加载某个配置类或 Bean，而 Condition 接口则用于定义具体的条件逻辑。

2.1.1 @Conditional 注解

@Conditional 注解是 Spring 框架提供的注解，用于根据条件决定是否加载某个配置类或 Bean。Spring Boot 在此基础上扩展了一系列条件注解，如 @ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean 等。

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Conditional(OnClassCondition.class)
public @interface ConditionalOnClass {
    Class<?>[] value() default {};

    String[] name() default {};
}

2.1.2 Condition 接口

Condition 接口是 Spring 框架提供的接口，用于定义条件逻辑。开发者可以通过实现 Condition 接口，自定义条件判断逻辑。

public interface Condition {
    boolean matches(ConditionContext context, AnnotatedTypeMetadata metadata);
}

2.2 自动配置的加载过程

Spring Boot 的自动配置加载过程主要包括以下几个步骤：

加载 spring.factories 文件：Spring Boot 会扫描所有 META-INF/spring.factories 文件，并加载其中定义的自动配置类。
过滤自动配置类：Spring Boot 会根据 @Conditional 注解的条件，过滤掉不符合条件的自动配置类。
加载自动配置类：Spring Boot 会加载符合条件的自动配置类，并将其注册到 Spring 应用上下文中。
执行自动配置类：Spring Boot 会执行自动配置类中的配置方法，完成相应的配置。

2.3 自动配置的扩展

Spring Boot 的自动配置机制是可扩展的，开发者可以通过自定义自动配置类，扩展 Spring Boot 的自动配置功能。

2.3.1 自定义自动配置类

开发者可以通过定义自动配置类，并添加 @Configuration 和 @Conditional 注解，来实现自定义的自动配置。

@Configuration
@ConditionalOnClass(MyService.class)
public class MyAutoConfiguration {

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public MyService myService() {
        return new MyService();
    }
}

2.3.2 注册自动配置类

开发者可以通过在 META-INF/spring.factories 文件中注册自动配置类，使其在应用启动时被加载。

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.example.MyAutoConfiguration

3. Spring Boot 的依赖管理原理

3.1 依赖管理的实现机制

Spring Boot 的依赖管理是通过 Maven 或 Gradle 的依赖管理机制实现的。Spring Boot 提供了一系列 spring-boot-starter 依赖，每个 starter 都包含了一组相关的依赖，开发者只需引入相应的 starter，即可自动引入所需的依赖。

3.1.1 spring-boot-starter-parent

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.5.4</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>

3.1.2 spring-boot-dependencies

spring-boot-dependencies 是 Spring Boot 提供的依赖管理 POM，它定义了一系列常用的依赖版本。通过引入 spring-boot-dependencies，开发者可以统一管理项目的依赖版本。

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
            <version>2.5.4</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

3.2 依赖管理的扩展

Spring Boot 的依赖管理机制是可扩展的，开发者可以通过自定义 starter，扩展 Spring Boot 的依赖管理功能。

3.2.1 自定义 starter

开发者可以通过定义 starter，并添加 spring.factories 文件，来实现自定义的依赖管理。

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>my-library</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.example.MyAutoConfiguration

3.2.2 注册 starter

开发者可以通过在 META-INF/spring.factories 文件中注册 starter，使其在应用启动时被加载。

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.example.MyAutoConfiguration

4. Spring Boot 的嵌入式服务器原理

4.1 嵌入式服务器的实现机制

Spring Boot 的嵌入式服务器是通过 spring-boot-starter-web 依赖实现的。Spring Boot 默认使用 Tomcat 作为嵌入式服务器，但也支持 Jetty、Undertow 等其他服务器。

4.1.1 Tomcat

Tomcat 是 Spring Boot 默认的嵌入式服务器。Spring Boot 通过 spring-boot-starter-web 引入了 Tomcat 依赖，并在应用启动时自动配置和启动 Tomcat。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
</dependency>

4.1.2 Jetty

Jetty 是另一个常用的嵌入式服务器。开发者可以通过排除 spring-boot-starter-tomcat 并引入 spring-boot-starter-jetty，来使用 Jetty 作为嵌入式服务器。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-jetty</artifactId>
</dependency>

4.2 嵌入式服务器的配置

Spring Boot 提供了丰富的配置选项，开发者可以通过 application.properties 或 application.yml 文件，配置嵌入式服务器的各项参数。

4.2.1 端口配置

开发者可以通过 server.port 属性，配置嵌入式服务器的端口。

server.port=8081

4.2.2 上下文路径配置

开发者可以通过 server.servlet.context-path 属性，配置嵌入式服务器的上下文路径。

server.servlet.context-path=/myapp

4.2.3 SSL 配置

开发者可以通过 server.ssl 属性，配置嵌入式服务器的 SSL 证书。

server.ssl.key-store=classpath:keystore.jks
server.ssl.key-store-password=secret
server.ssl.key-password=secret

4.3 嵌入式服务器的扩展

Spring Boot 的嵌入式服务器机制是可扩展的，开发者可以通过自定义配置类，扩展 Spring Boot 的嵌入式服务器功能。

4.3.1 自定义配置类

开发者可以通过定义配置类，并添加 @Configuration 和 @Conditional 注解，来实现自定义的嵌入式服务器配置。

@Configuration
@ConditionalOnClass(Tomcat.class)
public class MyTomcatConfiguration {

    @Bean
    public TomcatServletWebServerFactory tomcatFactory() {
        TomcatServletWebServerFactory factory = new TomcatServletWebServerFactory();
        factory.setPort(8081);
        return factory;
    }
}

4.3.2 注册配置类

开发者可以通过在 META-INF/spring.factories 文件中注册配置类，使其在应用启动时被加载。

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.example.MyTomcatConfiguration

5. Spring Boot 的启动流程原理

5.1 启动流程的实现机制

Spring Boot 的启动流程是通过 SpringApplication 类实现的。SpringApplication 类负责加载配置文件、创建应用上下文、执行自动配置、启动嵌入式服务器等操作。

5.1.1 SpringApplication 类

SpringApplication 类是 Spring Boot 启动流程的核心类。它提供了 run() 方法，用于启动 Spring Boot 应用。

public class SpringApplication {

    public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource, String... args) {
        return run(new Class<?>[] { primarySource }, args);
    }

    public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {
        return new SpringApplication(primarySources).run(args);
    }

    public SpringApplication(Class<?>... primarySources) {
        this(null, primarySources);
    }

    public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
        this.resourceLoader = resourceLoader;
        this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
        this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
        setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
        setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
        this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
    }

    public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
        StopWatch stopWatch = new StopWatch();
        stopWatch.start();
        ConfigurableApplicationContext context = null;
        Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
        configureHeadlessProperty();
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
        listeners.starting();
        try {
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
            configureIgnoreBeanInfo(environment);
            Banner printedBanner = printBanner(environment);
            context = createApplicationContext();
            exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
                    new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
            prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
            refreshContext(context);
            afterRefresh(context, applicationArguments);
            stopWatch.stop();
            if (this.logStartupInfo) {
                new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
            }
            listeners.started(context);
            callRunners(context, applicationArguments);
        } catch (Throwable ex) {
            handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
        try {
            listeners.running(context);
        } catch (Throwable ex) {
            handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
        return context;
    }
}

5.1.2 启动流程的主要步骤

Spring Boot 的启动流程主要包括以下几个步骤：

加载配置文件：Spring Boot 会加载 application.properties 或 application.yml 配置文件，并根据配置内容进行相应的配置。
创建 Spring 应用上下文：Spring Boot 会创建一个 AnnotationConfigApplicationContext 或 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，用于管理 Spring Bean。
执行自动配置：Spring Boot 会根据 spring.factories 文件中的配置，加载并执行自动配置类。
启动嵌入式服务器：Spring Boot 会启动嵌入式服务器，并将应用部署到服务器中。
运行应用：Spring Boot 会调用 SpringApplication.run() 方法，启动应用并进入运行状态。

5.2 启动流程的扩展

Spring Boot 的启动流程是可扩展的，开发者可以通过自定义 ApplicationRunner 或 CommandLineRunner，扩展 Spring Boot 的启动流程。

5.2.1 ApplicationRunner

ApplicationRunner 是 Spring Boot 提供的接口，用于在应用启动后执行一些操作。开发者可以通过实现 ApplicationRunner 接口，自定义启动后的操作。

@Component
public class MyApplicationRunner implements ApplicationRunner {

    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
        System.out.println("Application started with arguments: " + Arrays.toString(args.getSourceArgs()));
    }
}

5.2.2 CommandLineRunner

CommandLineRunner 是 Spring Boot 提供的另一个接口，用于在应用启动后执行一些操作。开发者可以通过实现 CommandLineRunner 接口，自定义启动后的操作

SpringBoot的底层原理是什么

SpringBoot的底层原理是什么

引言

1. Spring Boot 的核心概念

1.1 自动配置

1.1.1 @EnableAutoConfiguration 注解

1.1.2 spring.factories 文件

1.2 依赖管理

1.2.1 spring-boot-starter-parent

1.2.2 spring-boot-starter-web

1.3 嵌入式服务器

1.3.1 Tomcat

1.3.2 Jetty

1.4 启动流程

2. Spring Boot 的自动配置原理

2.1 自动配置的实现机制

2.1.1 @Conditional 注解

2.1.2 Condition 接口

2.2 自动配置的加载过程

2.3 自动配置的扩展

2.3.1 自定义自动配置类

2.3.2 注册自动配置类

3. Spring Boot 的依赖管理原理

3.1 依赖管理的实现机制

3.1.1 spring-boot-starter-parent

3.1.2 spring-boot-dependencies

3.2 依赖管理的扩展

3.2.1 自定义 starter

3.2.2 注册 starter

4. Spring Boot 的嵌入式服务器原理

4.1 嵌入式服务器的实现机制

4.1.1 Tomcat

4.1.2 Jetty

4.2 嵌入式服务器的配置

4.2.1 端口配置

4.2.2 上下文路径配置

4.2.3 SSL 配置

4.3 嵌入式服务器的扩展

4.3.1 自定义配置类

4.3.2 注册配置类

5. Spring Boot 的启动流程原理

5.1 启动流程的实现机制

5.1.1 SpringApplication 类

5.1.2 启动流程的主要步骤

5.2 启动流程的扩展

5.2.1 ApplicationRunner

5.2.2 CommandLineRunner

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