Spring Boot自动装配代码详解

概述
- Spring Boot自动装配是其核心特性之一，它能够根据项目中添加的依赖自动配置Spring应用程序。通过自动装配，开发人员可以减少大量的配置工作，快速搭建起一个可用的Spring应用。
关键组件和注解
- @SpringBootApplication注解
  - 这是Spring Boot应用的主注解，它是一个组合注解，实际上包含了@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan三个注解。
  - @Configuration：表明这个类是一个配置类，用于定义Spring的Bean。在配置类中，可以通过@Bean注解方法来创建和配置Bean实例。例如：
```
@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public MyService myService() {
        return new MyServiceImpl();
    }
}
```
    - 这里定义了一个名为myService的Bean，类型是MyService，其实现是MyServiceImpl。
  - @EnableAutoConfiguration：这是自动装配的关键注解。它会启用Spring Boot的自动配置机制，告诉Spring Boot去根据项目的依赖和配置自动配置应用。它通过@Import注解导入了AutoConfigurationImportSelector类来实现自动配置的功能。
  - @ComponentScan：用于扫描指定包及其子包下的组件（如@Component、@Service、@Repository、@Controller等注解标记的类），将它们注册为Spring的Bean。默认情况下，它会扫描主应用类所在的包及其子包。例如，如果主应用类在com.example.myapp包下，那么@ComponentScan会扫描com.example.myapp及其所有子包下的组件。
- AutoConfigurationImportSelector类
  - 这个类是自动装配的核心实现类。它实现了ImportSelector接口，该接口的selectImports方法用于返回要导入的配置类的全限定名数组。
  - 在AutoConfigurationImportSelector中，selectImports方法会从META - INF/spring.factories文件中读取自动配置类的列表。它通过SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames方法来加载这些配置类，例如：
```
public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
        return NO_IMPORTS;
    }
    AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);
    AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(autoConfigurationMetadata, annotationMetadata);
    return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
}
```
  - 这里的getAutoConfigurationEntry方法会获取需要自动导入的配置类，这些配置类是根据项目中的依赖和条件来确定的。
META - INF/spring.factories文件机制
- 这是自动装配的重要配置文件。在Spring Boot的各个依赖中，都可以包含META - INF/spring.factories文件。
- 这个文件的格式是key = value的形式，其中一个关键的配置项是org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration。它的值是一个自动配置类的列表，例如：
```
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
  org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration,\
  org.springframework.boot.autoconfigure.aop.AopAutoConfiguration,\
  // 其他自动配置类
```
- 当Spring Boot启动时，AutoConfigurationImportSelector会读取这些文件，找到所有的自动配置类。然后，根据条件注解（如@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean等）来判断这些自动配置类是否应该被应用。
- 条件注解示例
  - @ConditionalOnClass：这个注解用于判断某个类是否在类路径上。例如，DataSourceAutoConfiguration中有如下注解：
```
@Configuration
@ConditionalOnClass({DataSource.class, EmbeddedDatabaseType.class})
public class DataSourceAutoConfiguration {
    // 配置内容
}
```
    - 这表示只有当DataSource类和EmbeddedDatabaseType类都在类路径上时，DataSourceAutoConfiguration这个自动配置类才会被应用。这样可以确保只有在项目中添加了相关的数据源依赖时，才会进行数据源的自动配置。
  - @ConditionalOnMissingBean：用于判断某个类型的Bean是否不存在。例如，在某个自动配置类中定义一个方法来配置一个Bean：
```
@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public MyBean myBean() {
    return new MyBeanImpl();
}
```
    - 这表示只有当容器中不存在MyBean类型的Bean时，才会创建并添加MyBeanImpl这个Bean到容器中。
自动配置的过程
- Spring Boot应用启动时，首先会加载主应用类，由于@SpringBootApplication注解的存在，@Configuration注解使得这个类被视为一个配置类，@ComponentScan开始扫描组件。
- 同时，@EnableAutoConfiguration触发自动装配过程。AutoConfigurationImportSelector从各个依赖的META - INF/spring.factories文件中获取自动配置类列表。
- 然后，对于每个自动配置类，根据条件注解来检查是否满足应用条件。如果满足条件，就会将这个自动配置类加载到Spring容器中，自动配置类中的@Bean方法会被调用，创建和配置相应的Bean，从而完成自动装配的过程。

具体源码讲解

@SpringBootApplication注解源码分析

首先查看@SpringBootApplication注解的定义：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = {
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoExcludeFilter.class)
})
public class SpringBootApplication {
}

可以看到它是一个组合注解，包含了@SpringBootConfiguration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan。
@SpringBootConfiguration：它实际上就是@Configuration注解，用于标识这个类是一个配置类。

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
public class SpringBootConfiguration {
}

@EnableAutoConfiguration：这是自动装配的关键。它的源码如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public class EnableAutoConfiguration {
}

其中@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)是核心部分。这个AutoConfigurationImportSelector类用于加载自动配置类。
@ComponentScan：用于扫描组件，它有一些默认的扫描规则和可以自定义的过滤规则，如上述代码中的excludeFilters，用于排除某些类型的组件扫描。

AutoConfigurationImportSelector源码分析

AutoConfigurationImportSelector实现了ImportSelector接口，其中关键的方法是selectImports：

@Override
public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
        return NO_IMPORTS;
    }
    AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);
    AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(autoConfigurationMetadata, annotationMetadata);
    return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
}

这个方法首先检查自动配置是否启用。然后通过AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata加载自动配置元数据，再通过getAutoConfigurationEntry获取自动配置项。
深入getAutoConfigurationEntry方法：

protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata,
                                                            AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
        return EMPTY_ENTRY;
    }
    AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
    List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
    configurations = removeDuplicates(configurations);
    Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
    checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
    configurations.removeAll(exclusions);
    configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
    fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
    return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
}

在这里，getCandidateConfigurations方法用于获取候选的自动配置类列表，它会从META - INF/spring.factories文件中读取相关配置：

protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
    List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(),
                                                                       getBeanClassLoader());
    Assert.notEmpty(configurations, "No auto - configuration classes found in META - INF/spring.factories. If you " +
                                      "are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
    return configurations;
}

SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames方法会读取META - INF/spring.factories文件，查找org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration对应的配置类列表。

META - INF/spring.factories文件读取源码分析

SpringFactoriesLoader类用于读取spring.factories文件，关键方法是loadFactoryNames：

public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
    String factoryTypeName = factoryType.getName();
    return loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
}

它调用了loadSpringFactories方法：

private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {
    MultiValueMap<String, String> result = cache.get(classLoader);
    if (result!= null) {
        return result;
    }
    try {
        Enumeration<URL> urls = (classLoader!= null?
                                    classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :
                                    ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION));
        result = new LinkedMultiValueMap<>();
        while (urls.hasMoreElements()) {
            URL url = urls.nextElement();
            UrlResource resource = new UrlResource(url);
            Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
            for (Map.Entry<Object, Object> entry : properties.entrySet()) {
                String factoryTypeName = ((String) entry.getKey()).trim();
                for (String factoryImplementationName : StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue())) {
                    result.add(factoryTypeName, factoryImplementationName.trim());
                }
            }
        }
        cache.put(classLoader, result);
        return result;
    } catch (IOException ex) {
        throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
                                           FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
    }
}

这个方法首先检查缓存中是否已经有读取的结果。如果没有，就通过ClassLoader获取META - INF/spring.factories文件的URL，然后将其内容读取到Properties对象中。最后，将文件中的配置解析出来，以key - value的形式存储在MultiValueMap中，其中key是配置项的类型（如org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration），value是对应的配置类列表。

条件注解的源码体现（以@ConditionalOnClass为例）

@ConditionalOnClass注解用于判断某个类是否在类路径上。它的实现基于Condition接口。
当Spring容器在处理自动配置类时，会检查条件注解。@ConditionalOnClass对应的Condition实现类是OnClassCondition。在自动配置类加载过程中，会调用OnClassCondition的matches方法来判断条件是否满足：

@Override
public boolean matches(ConditionContext context, AnnotatedTypeMetadata metadata) {
    // 省略部分代码
    List<String> onClasses = getCandidates(metadata, ConditionalOnClass.class);
    if (onClasses!= null) {
        List<String> missing = filter(onClasses, ClassNameFilter.MISSING, context);
        if (!missing.isEmpty()) {
            return false;
        }
    }
    List<String> onMissingClasses = getCandidates(metadata, ConditionalOnMissingClass.class);
    if (onMissingClasses!= null) {
        List<String> present = filter(onMissingClasses, ClassNameFilter.PRESENT, context);
        if (!present.isEmpty()) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

这个方法会获取@ConditionalOnClass注解中指定的类列表，然后检查这些类是否在类路径上。如果有任何一个指定的类不存在，就返回false，表示条件不满足，自动配置类不会被加载。通过这样的机制，Spring Boot可以根据类的存在与否来决定自动配置类的加载与否，实现智能的自动装配。