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springboot自动配置原理以及spring.factories文件的作用详解

2021-10-08 09:25:39 作者：工人最光荣

这篇文章主要介绍了springboot自动配置原理以及spring.factories文件的作用详解，具有很好的参考价值，希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教

一、springboot 自动配置原理

先说说我们自己的应用程序中Bean加入容器的办法：

package com.ynunicom.dc.dingdingcontractapp;
import com.alibaba.druid.spring.boot.autoconfigure.DruidDataSourceAutoConfigure;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
/**
 * @author jinye.Bai
 */
@SpringBootApplication(
        scanBasePackages ={"com.ynunicom.dc.dingdingcontractapp"}
)
public class DingdingContractAppApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DingdingContractAppApplication.class, args);
    }
}

我们在应用程序的入口设置了 @SpringBootApplication标签，默认情况下他会扫描所有次级目录。

如果增加了 scanBasePackages属性，就会扫描所有被指定的路径及其次级目录。

那么它在扫描的是什么东西呢？

是这个：@Component

所有被扫描到的 @Component，都会成为一个默认的singleton（单例，即一个容器里只有一个对象实体）加入到容器中。

认识到以上这点，便于我们理解springboot自动配置的机制。

接下来让我们看看在自己的应用程序中实现配置的方法。

如图：

package com.ynunicom.dc.dingdingcontractapp.configuration;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;
/**
 * @author: jinye.Bai
 * @date: 2020/5/22 15:51
 */
@Configuration
public class RestTemplateConfig {
    @Bean
    public RestTemplate restTemplate(){
        return  new RestTemplate();
    }
}

这里我们设置了一个配置，往容器中加入了一个RestTemplate。

首先说 @Configuration，这个标签继承了 @Component标签，我们可以在标签内容看到：

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//
package org.springframework.context.annotation;
import java.lang.annotation.Documented;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import org.springframework.core.annotation.AliasFor;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Component
public @interface Configuration {
    @AliasFor(
        annotation = Component.class
    )
    String value() default "";
}

可以看到其中是有 @Component标签的，所以，@Configuration会被 @SpringBootApplication扫描到，进而把它和它下面的 @Bean加入容器，于是我们 RestTemplate的内容就配置完成了，在后续的使用中，我们就可以直接从容器中拿出RestTemplate使用它。

对于在maven中引用的其他外部包加入容器的过程，需要用到spring.factories。

二、spring.factories文件的作用

在springboot运行时，SpringFactoriesLoader 类会去寻找

public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";

我们以mybatis-plus为例。

首先我们引入：

  <dependency>
            <groupId>com.baomidou</groupId>
            <artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
            <version>3.3.2</version>
        </dependency>

然后去maven的依赖里看它的自动配置类MybatisPlusAutoConfiguration

@Configuration
@ConditionalOnClass({SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class})
@ConditionalOnSingleCandidate(DataSource.class)
@EnableConfigurationProperties({MybatisPlusProperties.class})
@AutoConfigureAfter({DataSourceAutoConfiguration.class, MybatisPlusLanguageDriverAutoConfiguration.class})
public class MybatisPlusAutoConfiguration implements InitializingBean {

可以看到有上文提到的 @Configuration，还有从application.yml载入自动配置的 @EnableConfigurationProperties({MybatisPlusProperties.class})

这个注解的具体内容请查看我另一篇博文，对其进行了解释：

迅速学会@ConfigurationProperties的使用

也就是说，springboot只要能扫描到MybatisPlusAutoConfiguration类的 @Configuration注解，其中的所有配置就能自动加入到容器中，这一过程由上面提到的SpringFactoriesLoader 起作用，它会去寻找 “META-INF/spring.factories” 文件，我们可以在 mybatis-plus的依赖中找到它：

spring.factories被SpringFactoriesLoader找到

SpringFactoriesLoader为什么要读取它呢？因为它内部是这样的

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
  com.baomidou.mybatisplus.autoconfigure.MybatisPlusLanguageDriverAutoConfiguration,\
  com.baomidou.mybatisplus.autoconfigure.MybatisPlusAutoConfiguration

spring.factories用键值对的方式记录了所有需要加入容器的类，EnableAutoConfigurationImportSelector的selectImports方法返回的类名，来自spring.factories文件内的配置信息，这些配置信息的key等于EnableAutoConfiguration，因为spring boot应用启动时使用了EnableAutoConfiguration注解，所以EnableAutoConfiguration注解通过import注解将EnableAutoConfigurationImportSelector类实例化，并且将其selectImports方法返回的类名实例化后注册到spring容器。

以上内容是springboot获得这些类的方式，如果你想要实现自己的自动配置，就将你的类通过键值对的方式写在你的spring.factories即可，注意，值是你的自动配置类，键必须是org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration

spring.factories 的妙用

现象

在阅读 Spring-Boot 相关源码时，常常见到 spring.factories 文件，里面写了自动配置（AutoConfiguration）相关的类名，因此产生了一个疑问：“明明自动配置的类已经打上了 @Configuration 的注解，为什么还要写 spring.factories 文件？

用过 Spring Boot 的都知道

@ComponentScan 注解的作用是扫描 @SpringBootApplication 所在的 Application 类所在的包（basepackage）下所有的 @component 注解（或拓展了 @component 的注解）标记的 bean，并注册到 spring 容器中。

那么问题来了

在 Spring Boot 项目中，如果你想要被 Spring 容器管理的 bean 不在 Spring Boot 包扫描路径下，怎么办？

解决 Spring Boot 中不能被默认路径扫描的配置类的方式，有 2 种：

（1）在 Spring Boot 主类上使用 @Import 注解

（2）使用 spring.factories 文件

以下是对使用 spring.factories 文件的简单理解

Spring Boot 的扩展机制之 Spring Factories

Spring Boot 中有一种非常解耦的扩展机制：Spring Factories。这种扩展机制实际上是仿照Java中的SPI扩展机制来实现的。

什么是 SPI 机制？

SPI 的全名为 Service Provider Interface.大多数开发人员可能不熟悉，因为这个是针对厂商或者插件的。在java.util.ServiceLoader的文档里有比较详细的介绍。

简单的总结下 java SPI 机制的思想。我们系统里抽象的各个模块，往往有很多不同的实现方案，比如日志模块的方案，xml解析模块、jdbc模块的方案等。面向的对象的设计里，我们一般推荐模块之间基于接口编程，模块之间不对实现类进行硬编码。一旦代码里涉及具体的实现类，就违反了可拔插的原则，如果需要替换一种实现，就需要修改代码。为了实现在模块装配的时候能不在程序里动态指明，这就需要一种服务发现机制。

java SPI 就是提供这样的一个机制：为某个接口寻找服务实现的机制。有点类似IOC的思想，就是将装配的控制权移到程序之外，在模块化设计中这个机制尤其重要。

Spring Boot 中的 SPI 机制

在 Spring 中也有一种类似与 Java SPI 的加载机制。它在 resources/META-INF/spring.factories 文件中配置接口的实现类名称，然后在程序中读取这些配置文件并实例化。

在 Spring 中也有一种类似与 Java SPI 的加载机制。它在 resources/META-INF/spring.factories 文件中配置接口的实现类名称，然后在程序中读取这些配置文件并实例化。

这种自定义的SPI机制是 Spring Boot Starter 实现的基础。

在这里插入图片描述

Spring Factories 实现原理是什么？

spring-core 包里定义了 SpringFactoriesLoader 类，这个类实现了检索 META-INF/spring.factories 文件，并获取指定接口的配置的功能。在这个类中定义了两个对外的方法：

loadFactories 根据接口类获取其实现类的实例，这个方法返回的是对象列表。 loadFactoryNames 根据接口获取其接口类的名称，这个方法返回的是类名的列表。

上面的两个方法的关键都是从指定的 ClassLoader 中获取 spring.factories 文件，并解析得到类名列表，具体代码如下

public final class SpringFactoriesLoader {
    public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";
    private static final Log logger = LogFactory.getLog(SpringFactoriesLoader.class);
    private static final Map<ClassLoader, MultiValueMap<String, String>> cache = new ConcurrentReferenceHashMap();
    private SpringFactoriesLoader() {}
    public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
        Assert.notNull(factoryClass, "'factoryClass' must not be null");
        ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
        if (classLoader == null) {
            classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
        }
        List<String> factoryNames = loadFactoryNames(factoryClass, classLoaderToUse);
        if (logger.isTraceEnabled()) {
            logger.trace("Loaded [" + factoryClass.getName() + "] names: " + factoryNames);
        }
        List<T> result = new ArrayList(factoryNames.size());
        Iterator var5 = factoryNames.iterator();
        while(var5.hasNext()) {
            String factoryName = (String)var5.next();
            result.add(instantiateFactory(factoryName, factoryClass, classLoaderToUse));
        }
        AnnotationAwareOrderComparator.sort(result);
        return result;
    }
    public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
        String factoryClassName = factoryClass.getName();
        return (List)loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName, Collections.emptyList());
    }
    private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {
        MultiValueMap<String, String> result = (MultiValueMap)cache.get(classLoader);
        if (result != null) {
            return result;
        } else {
            try {
                Enumeration<URL> urls = classLoader != null ? classLoader.getResources("META-INF/spring.factories") : ClassLoader.getSystemResources("META-INF/spring.factories");
                LinkedMultiValueMap result = new LinkedMultiValueMap();
                while(urls.hasMoreElements()) {
                    URL url = (URL)urls.nextElement();
                    UrlResource resource = new UrlResource(url);
                    Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
                    Iterator var6 = properties.entrySet().iterator();
                    while(var6.hasNext()) {
                        Entry<?, ?> entry = (Entry)var6.next();
                        String factoryClassName = ((String)entry.getKey()).trim();
                        String[] var9 = StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String)entry.getValue());
                        int var10 = var9.length;
                        for(int var11 = 0; var11 < var10; ++var11) {
                            String factoryName = var9[var11];
                            result.add(factoryClassName, factoryName.trim());
                        }
                    }
                }
                cache.put(classLoader, result);
                return result;
            } catch (IOException var13) {
                throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [META-INF/spring.factories]", var13);
            }
        }
    }
    private static <T> T instantiateFactory(String instanceClassName, Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        try {
            Class<?> instanceClass = ClassUtils.forName(instanceClassName, classLoader);
            if (!factoryClass.isAssignableFrom(instanceClass)) {
                throw new IllegalArgumentException("Class [" + instanceClassName + "] is not assignable to [" + factoryClass.getName() + "]");
            } else {
                return ReflectionUtils.accessibleConstructor(instanceClass, new Class[0]).newInstance();
            }
        } catch (Throwable var4) {
            throw new IllegalArgumentException("Unable to instantiate factory class: " + factoryClass.getName(), var4);
        }
    }
}

从代码中我们可以知道，在这个方法中会遍历整个 spring-boot 项目的 classpath 下 ClassLoader 中所有 jar 包下的 spring.factories文件。也就是说我们可以在自己的 jar 中配置 spring.factories 文件，不会影响到其它地方的配置，也不会被别人的配置覆盖。

Spring Factories 在 Spring Boot 中的应用

在 Spring Boot 的很多包中都能够找到 spring.factories 文件，接下来我们以 spring-boot-autoconfigure 包为例进行介绍

# Initializers
org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,\
org.springframework.boot.autoconfigure.logging.ConditionEvaluationReportLoggingListener
# Application Listeners
org.springframework.context.ApplicationListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.BackgroundPreinitializer
# Auto Configuration Import Listeners
org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionEvaluationReportAutoConfigurationImportListener
# Auto Configuration Import Filters
org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportFilter=\
org.springframework.boot.autoconfigure.condition.OnBeanCondition,\
org.springframework.boot.autoconfigure.condition.OnClassCondition,\
org.springframework.boot.autoconfigure.condition.OnWebApplicationCondition
# 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,\
org.springframework.boot.autoconfigure.batch.BatchAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CacheAutoConfiguration

结合前面的内容，可以看出 spring.factories 文件可以将 spring-boot 项目包以外的 bean（即在 pom 文件中添加依赖中的 bean）注册到 spring-boot 项目的 spring 容器。

由于@ComponentScan 注解只能扫描 spring-boot 项目包内的 bean 并注册到 spring 容器中，因此需要 @EnableAutoConfiguration 注解来注册项目包外的bean。

而 spring.factories 文件，则是用来记录项目包外需要注册的bean类名。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。