SpringBoot自动配置与启动流程详细分析

下面是SpringBoot自动配置与启动流程的详细分析。

1. SpringBoot自动配置流程

1.1 前置知识

在了解SpringBoot自动配置流程之前，需要掌握以下几个核心概念：

Spring Framework：Spring Framework是一款非常流行的Java企业级应用开发框架，提供了众多优秀的特性和类库。SpringBoot是在Spring Framework基础上构建的。
条件装配（Conditional）：条件装配允许用户定义一组条件，当条件满足时才会创建Bean。
自动配置（Auto Configuration）：SpringBoot提供自动配置能力，它会根据classpath（类路径）、已经注册的Bean等信息自动配置服务。

1.2 自动配置的实现方式

SpringBoot自动配置采用了@EnableAutoConfiguration注解来开启自动配置，其核心逻辑是由Spring框架提供的spring-boot-autoconfigure模块来实现。该模块主要包含了：

spring.factories配置文件：该文件定义了一组自动配置类，这些类提供了完成特定任务的功能，比如自动配置数据源、自动配置日志等。

举个栗子，在spring.factories文件中配置如下：

# Auto Configure
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.example.springboot.autoconfigure.MyAutoConfiguration

其中，com.example.springboot.autoconfigure.MyAutoConfiguration是我们自定义的一个自动配置类。通过这个配置文件，SpringBoot就会在启动时加载这个配置类，从而完成自动配置。

条件装配：SpringBoot提供了一组基于条件的自动配置注解，用于控制自动装配Bean的创建时机。比如，如果我们需要配置一个数据源，可以通过以下注解实现：

@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public DataSource dataSource() {
  // 配置数据源
}

该注解可以控制只有当容器中不存在DataSource类型的Bean时，才会创建dataSource Bean。如果DataSource类型的Bean已经存在，配置的dataSource Bean就不会生效了。

自动配置顺序：SpringBoot提供了一组自动配置顺序列表，在实现一些自动配置时，可以通过实现org.springframework.boot.autoconfigure.condition.Ordered接口来确定Bean创建的顺序。默认情况下，所有自动配置类的顺序都是0。如果需要修改自动配置顺序，可以通过实现Ordered接口来实现。

1.3 自动配置的启动流程

在SpringBoot启动时，会执行如下步骤来完成自动配置：

SpringBoot启动时，会自动扫描META-INF/spring.factories配置文件，加载所有的自动配置类。

META-INF/spring.factories配置文件包含了所有自动配置类的全路径名，SpringBoot会加载这些类并按照顺序创建Bean。
在加载自动配置类时，会按照编写顺序逐个处理。对于每一个自动配置类，SpringBoot会先判断其@Conditional开头的注解是否满足条件，只有当所有的条件都满足时，才会执行该自动配置类。

要保证多个自动配置类之间的顺序，需要通过实现Ordered接口来指定执行顺序。
执行自动配置类中的@Bean方法，创建Bean。

SpringBoot在执行@Bean方法时，会根据方法返回值类型以及名称自动注入Bean的依赖项。
将所有创建的Bean添加到应用上下文（ApplicationContext）中。

1.4 自定义自动配置

如果SpringBoot提供的自动配置无法满足我们的需要，可以通过自定义自动配置来实现。下面是一个简单的示例：

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

  @Autowired
  private MyServiceProperties myServiceProperties;

  @Bean
  @ConditionalOnMissingBean
  public MyService myService() {
    MyService myService = new MyService();
    myService.setServiceName(myServiceProperties.getServiceName());
    return myService;
  }
}

在上例中，我们定义了一个自动配置类MyAutoConfiguration，其中包含了以下几个注解：

@Configuration：表明这是一个配置类，Spring会将其作为一个Bean加载。
@ConditionalOnClass(MyService.class)：表示只有在classpath中存在MyService类的时候，才会启用这个自动配置类。
@EnableConfigurationProperties(MyServiceProperties.class)：表明需要绑定一个配置文件，这里绑定的是MyServiceProperties类。
@Bean：表明需要创建的Bean是一个MyService类型的Bean。
@ConditionalOnMissingBean：表示只有当容器中不存在MyService类型的Bean时，才会创建myService Bean。

通过自动配置机制，我们无需手动创建MyService Bean，SpringBoot会在启动时自动创建这个Bean，并将相关配置参数注入到该Bean中。

1.5 自动配置的注意事项

自动配置类一般都采用@Configuration注解，表示这是一个配置类。
自动配置类必须有唯一的构造函数。
自动配置类定义的Bean必须是单例模式，以保证整个应用中只有一个实例。

2. SpringBoot启动流程

2.1 启动方式

SpringBoot可以通过以下两种方式启动：

嵌入式Servlet容器启动：在项目中引入对应的Servlet容器（如Tomcat、Jetty等）依赖，并通过SpringBoot提供的start-class入口类启动应用。
WAR包部署方式：将SpringBoot打成WAR包通过外部Servlet容器部署启动。

2.2 SpringBoot启动原理

无论使用哪种启动方式，SpringBoot的启动流程都是一致的，主要包括以下几个步骤：

执行启动类的main方法：在执行该方法前，需要通过SpringBoot提供的start-class指定启动类。该启动类通常包含了@SpringBootApplication（@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan三个注解的组合）注解，用于开启自动配置、扫描Bean等。
创建Spring应用上下文（ApplicationContext）：SpringBoot会在这一步创建一个ApplicationContext，用于管理Bean以及处理Bean之间的关系。
自动配置：在创建ApplicationContext时，SpringBoot会执行自动配置流程，创建并注册一组默认的Bean。
加载应用程序中的Bean：使用ApplicationContext扫描所有的@Component、@Service、@Repository和@Controller注解的Bean，并将其注册到ApplicationContext中。
启动Servlet容器：如果是嵌入式Servlet容器启动方式，SpringBoot会启动Tomcat或Jetty等Servlet容器；如果是WAR包部署方式，SpringBoot会将WAR包部署到Tomcat等Servlet容器中并启动。
运行Spring应用程序：启动Servlet容器后，SpringBoot会通过Servlet容器启动应用程序，并监听访问请求。

2.3 SpringBoot的停止流程

SpringBoot的停止流程与启动流程类似，主要包括以下几个步骤：

手动关闭应用程序：在应用程序中执行Environment的close方法，手动关闭应用程序。
手动关闭Spring应用上下文：使用ApplicationContext接口的close方法手动关闭Spring应用上下文，停止Bean的销毁和Web容器的关闭。
停止Servlet容器：如果是嵌入式Servlet容器方式启动，需要手动停止Servlet容器。

3. 示例

下面是一个简单的SpringBoot示例，包含了SpringBoot自动配置和启动流程的核心代码逻辑。

3.1 自动配置示例

创建一个名为MyService的Service，包含一个serviceName属性和一个print方法。

public class MyService {

  private String serviceName;

  public String getServiceName() {
    return serviceName;
  }

  public void setServiceName(String serviceName) {
    this.serviceName = serviceName;
  }

  public void print() {
    System.out.printf("Service Name: %s\n", serviceName);
  }
}

创建一个自动配置类MyAutoConfiguration，用于创建MyService Bean。

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

  @Autowired
  private MyServiceProperties myServiceProperties;

  @Bean
  @ConditionalOnMissingBean
  public MyService myService() {
    MyService myService = new MyService();
    myService.setServiceName(myServiceProperties.getServiceName());
    return myService;
  }
}

创建一个配置类MyServiceProperties，用于自动绑定应用属性（application.properties）文件中的属性。

@ConfigurationProperties("my.service")
public class MyServiceProperties {
  private String serviceName;

  public String getServiceName() {
    return serviceName;
  }

  public void setServiceName(String serviceName) {
    this.serviceName = serviceName;
  }
}

在应用程序中使用MyService实现类，自动注入MyService实例，并调用print方法。

@RestController
public class MyController {

  @Autowired
  private MyService myService;

  @GetMapping("/service/print")
  public void print() {
    myService.print();
  }
}

在application.properties文件中配置MyService实例的参数。

my.service.service-name=My Test Service

3.2 启动流程示例

创建一个SpringBoot启动类MyApplication，并在该类中指定@SpringBootApplication和main方法。

@SpringBootApplication
public class MyApplication {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
  }
}

在启动类中创建一个RestController，用于处理访问请求。

@RestController
public class MyController {

  @GetMapping("/hello")
  public String hello() {
    return "Hello, SpringBoot!";
  }
}

在启动类中启动Tomcat Serlvet容器。

SpringApplication.run(MyApplication.class, args);

启动应用程序后，访问http://localhost:8080/hello，应该能正常看到“Hello, SpringBoot!”的字符串输出。

以上是关于SpringBoot自动配置和启动流程的详细攻略，希望能对你有所帮助。

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