SpringBoot详解、源码分析

Spring Boot 详解

1. 概述

Spring Boot 是基于 Spring 框架构建的，用于快速开发、便捷部署且能轻松创建独立的、生产级 Spring 应用的框架。它简化了 Spring 应用的初始搭建以及开发过程，遵循 “约定优于配置” 的原则，让开发者可以将更多精力聚焦在业务逻辑实现上，而不是花费大量时间在繁琐的配置工作上。

2. 核心特性

• 简化配置：
  传统的 Spring 项目往往需要配置大量的 XML 文件或者 Java 配置类来声明各种 Bean、配置数据源、事务管理等。Spring Boot 通过自动配置机制极大地减少了这些配置工作。例如，只要在项目的 pom.xml（Maven 项目）或者 build.gradle（Gradle 项目）文件中引入相关的起步依赖（Starter Dependency），Spring Boot 就能根据类路径下存在的依赖自动配置对应的功能组件。比如引入 spring-boot-starter-web 依赖，它会自动配置好一个嵌入式的 Tomcat 服务器、Spring MVC 相关组件等，让开发者可以快速编写 RESTful API，直接启动项目就能提供 Web 服务，而无需手动配置服务器、映射请求等诸多细节。

• 嵌入式服务器支持：
  Spring Boot 内置了多种常用的嵌入式服务器，像 Tomcat、Jetty、Undertow 等。这意味着开发 Web 应用时不需要额外单独安装和配置外部服务器，一个简单的 Spring Boot 项目打成的 JAR 包本身就是一个可运行的应用，里面包含了运行所需的服务器环境，通过命令行执行 java -jar your-project.jar 就能启动并对外提供服务，非常方便部署，无论是在开发环境、测试环境还是生产环境，都可以轻松迁移和运行。

• 自动配置原理：
  Spring Boot 的自动配置依赖于 @SpringBootApplication 注解，这个注解是一个组合注解，它包含了 @SpringBootConfiguration（表明这是一个配置类）、@EnableAutoConfiguration（开启自动配置功能）以及 @ComponentScan（扫描组件）等关键注解。在项目启动时，@EnableAutoConfiguration 会触发 Spring Boot 去查找类路径下的各种配置类以及相关的条件注解（如 @ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean 等），根据这些条件判断来决定是否要自动配置某个功能组件。例如，如果类路径下存在 javax.servlet.Servlet 类以及 org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet 类（意味着项目有使用 Web 相关功能的可能性），同时又没有开发者自己配置的 DispatcherServlet 相关 Bean，那么 Spring Boot 就会按照默认的配置规则自动创建并配置好 DispatcherServlet，用于处理 Web 页面请求和响应等相关事务。

• 起步依赖（Starter Dependency）：
  Spring Boot 提供了众多的起步依赖，每个起步依赖通常对应一个特定的功能领域，比如 spring-boot-starter-data-jpa 用于方便地集成 JPA（Java Persistence API）进行数据库持久化操作，它会自动引入操作数据库所需要的相关依赖，像 Hibernate（一种常用的 JPA 实现框架）以及数据库驱动等核心依赖，并且进行了相应的配置整合，让开发者只需简单添加起步依赖，就能快速在项目中使用对应的功能，避免了去查找和选择各种兼容的依赖以及处理它们之间可能存在的版本冲突等麻烦事。

• 监控与管理功能：
  通过集成 Spring Boot Actuator，开发者可以轻松地对应用进行监控和管理。它提供了一系列的端点（Endpoint），例如 /health 端点可以查看应用的健康状况，返回如数据库连接是否正常、服务器内存使用情况等信息；/metrics 端点能获取应用的各项性能指标，像 HTTP 请求的次数、响应时间等统计数据，方便在开发、测试以及生产阶段了解应用的运行状态，及时发现问题并进行优化。同时，这些端点还可以进行安全配置，限制只有授权的用户才能访问敏感的监控信息。

• 方便的配置文件管理：
  支持多种格式的配置文件，如 .properties 和 .yaml（或 .yml）格式。开发者可以在配置文件中轻松地修改应用的各种配置参数，比如修改服务器端口号（通过 server.port 属性）、配置数据库连接信息等。而且 Spring Boot 还支持配置文件的分层和覆盖机制，例如在开发环境可以使用一个配置文件，测试环境和生产环境又可以分别使用不同的配置文件，后面环境的配置文件可以覆盖前面环境中相同属性的配置，方便根据不同阶段和需求灵活调整应用的配置情况。

3. 应用场景

Spring Boot 广泛应用于各种类型的企业级应用开发，包括但不限于：

• 微服务架构：作为构建微服务的有力工具，每个微服务可以独立开发、部署和运行，通过 RESTful API 或者消息队列等方式与其他微服务进行通信协作，Spring Boot 的轻量级、快速启动和配置简便等特点非常契合微服务的开发要求，便于快速迭代和扩展服务。
• Web 应用开发：无论是传统的网站应用还是基于 RESTful API 的后端服务开发，Spring Boot 结合 Spring MVC 等组件能够高效地处理页面请求、业务逻辑以及数据交互等工作，快速搭建起功能齐全的 Web 应用。
• 数据处理与持久化应用：配合 Spring Data 相关模块，比如 Spring Data JPA、Spring Data Redis 等，可以方便地对数据库（关系型数据库或者非关系型数据库）进行数据的读写、存储等操作，实现数据的持久化以及缓存等功能，满足不同项目对数据处理的多样化需求。

4. 源码分析

• 启动流程分析：
  Spring Boot 项目的启动入口一般是带有 public static void main(String[] args) 方法的类，这个类通常会使用 @SpringBootApplication 注解进行标注。在 main 方法中，会调用 SpringApplication.run(YourApplicationClass.class, args) 来启动应用程序。进入 SpringApplication 类的 run 方法内部，它主要经历以下几个关键阶段：

  • 创建并配置 SpringApplication 对象：在构造 SpringApplication 对象时，会去查找并加载所有可用的应用上下文初始化器（ApplicationContextInitializers）、应用事件监听器（ApplicationListeners）以及确定应用的主类（Main class）等信息，这些组件后续会在应用启动和运行过程中发挥重要作用，比如初始化器可以对应用上下文进行一些初始化的配置和预处理，监听器则用于监听应用启动、停止等各种事件并执行相应的响应操作。
  • 准备应用上下文环境（Environment）：创建并配置好应用上下文环境，这个环境对象包含了项目运行的各种配置信息，比如从配置文件中读取的属性、系统环境变量等，它会根据配置的加载顺序（先加载默认配置，再加载外部配置文件等）将这些信息整合起来，为后续创建和配置应用上下文提供基础数据支持，例如判断当前应用运行的环境是开发环境、测试环境还是生产环境等，以便正确地加载对应的配置参数。
  • 创建应用上下文（ApplicationContext）：根据项目的需求和配置选择合适的应用上下文类型（如 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext 用于 Web 应用等），然后进行创建，并将前面准备好的环境对象等信息传入，开始进行应用上下文的初始化工作，这其中就包括了自动配置的触发以及各种 Bean 的创建和注入等关键操作。
  • 刷新应用上下文（Refresh ApplicationContext）：这个阶段是应用上下文内部进行一系列复杂配置和组件初始化的核心环节，会执行诸如加载 Bean 定义、创建 Bean 实例、处理 Bean 之间的依赖关系、启动嵌入式服务器（如果是 Web 应用）等诸多操作，在这个过程中，自动配置机制会根据条件判断不断地往应用上下文中注入各种符合条件的 Bean，使得整个应用逐渐具备完整的功能，最终完成应用的启动并准备好接收外部的请求和处理业务逻辑。

• 自动配置源码深入：
  自动配置的核心在于 @EnableAutoConfiguration 注解以及一系列与之配合的条件注解和配置类。当应用启动时，Spring Boot 会通过 SpringFactoriesLoader 机制去扫描类路径下所有 META-INF/spring.factories 文件，在这个文件中查找 org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration 对应的配置类列表，这些配置类通常都带有各种条件注解，比如 @ConditionalOnClass 会判断指定的类是否存在于类路径下，如果存在才会执行对应的配置逻辑，例如 @ConditionalOnClass({ DataSource.class }) 表示如果类路径下存在 DataSource 类（意味着项目可能需要配置数据源），那么就会去进一步查找并配置相关的数据库连接等功能组件；@ConditionalOnMissingBean 则用于判断某个特定的 Bean 是否已经存在于应用上下文中，如果不存在，才会自动创建并注入对应的 Bean，以此来避免重复配置，保证配置的灵活性和正确性，通过这些层层的条件判断和配置类协同工作，实现了 Spring Boot 的自动配置功能，使得应用能够根据自身的依赖情况和实际需求自动组装出合适的功能组件配置。

• 依赖注入源码剖析：
  Spring Boot 继承了 Spring 框架强大的依赖注入机制，核心是基于 IoC（Inversion of Control，控制反转）容器和 DI（Dependency Injection，依赖注入）原则。在源码层面，主要是通过 ApplicationContext 这个 IoC 容器来管理 Bean 的生命周期以及实现依赖注入。当应用上下文创建和刷新过程中，会扫描带有 @Component、@Service、@Repository、@Controller 等注解的类（这些注解本质上都是 @Component 的衍生注解，用于标记不同用途的组件类），将它们解析为 Bean 定义（Bean Definition），然后根据这些定义去创建 Bean 实例，在创建实例的过程中，如果某个 Bean 依赖其他 Bean，例如一个 @Service 注解标记的业务逻辑类依赖一个 @Repository 注解标记的数据库访问类，那么 IoC 容器会通过反射等机制查找并注入对应的依赖 Bean，保证每个 Bean 都能正确地获取到它所需要的依赖对象，从而实现整个应用中各个组件之间的协作和业务逻辑的正常运行。

通过对 Spring Boot 的详细了解以及源码层面的分析，可以更深入地理解它的工作原理和机制，从而在使用过程中更好地发挥其优势，解决遇到的各种问题，开发出高质量的应用程序。

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_42267411/article/details/143879786

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