SpringBoot基础 从Spring到SpringBoot

• Spring通过IOC与AOP实现了企业级的开发框架，虽然组件代码是轻量级的，但是配置文件却是重量级的，Spring Boot则简化Spring应用开发，基于约定大于配置（为大部分配置组件提供了默认配置）的思想，just run 就能创建一个独立的，产品级别的应用
  
  • SpringBoot框架并不是微服务框架，只是为微服务框架的组件构建提供了一个很好的脚手架
  • SpringBoot提供了J2EE一站式解决方案；Spring Cloud提供了分布式整体解决方案

Spring生态

• Spring严格来说是一个生态，而非仅仅几个常见的框架，基本上覆盖了以下几个主要场景的开发
  
  • web开发
    
    • Spring Framework
  • 数据访问
    
    • Spring Data
  • 安全控制
    
    • Spring Security
  • 分布式
    
    • Spring Cloud
    • Spring Session
    • ..
  • 消息服务
    
    • Spring AMQP
  • 批处理
    
    • Spring Batch

    在大型企业中，由于业务复杂、数据量大、数据格式不同、数据交互格式繁杂，并非所有的操作都能通过交互界面进行处理。而有一些操作需要定期读取大批量的数据，然后进行一系列的后续处理。这样的过程就是批处理

  • ...
• 可以说Spring以一己之力提升了整个Java的开发生态，使得Java语言在主流开发场景中都能大显身手，正如Spring官网的首页图展示的那样
  
  文章图片
  
  

SpringBoot存在的意义

• 一般来说，Spring生态的学习路线都是从SSM（Spring、Spring MVC、MyBatis）到SpringBoot，SSM中的配置地狱是降低开发效率的巨大障碍；除此之外，上述说的Spring生态的众多功能的搭建与配合使用同样意味着大量的配置，能否简化配置，甚至做到自动配置（约定大于配置的思想），以提升业务开发效率？SpringBoot应运而生。具体的优势在以下几个方面：
  
  • 可以创建独立的Spring应用
  • 内嵌Web服务器
  • 基于starter的场景自动配置
  • 自动配置Spring与第三方功能
  • 提供生产级别的监控、健康检查，外部化配置
  • 无代码生成，无需编写XML
• SpringBoot的缺点
  
  • 版本迭代快
  • 封装比较深，查看源码难度比较高

SpringBoot2.0

• 作为SpringBoot的新一代版本，SpringBoot2.0在整个框架结构设计上都有重大升级，主要包括以下两部分：

响应式编程
文章图片

• 提出了响应式技术栈，即以异步非阻塞的方式使得整个框架能够以更少的系统资源处理更多的并发请求，对应的底层Web开发框架是Spring WebFlux，而不是传统的同步阻塞式的SpringMVC，这一部分可参考后续对于[Spring WebFlux的学习介绍]()

源码设计调整

• 完全基于JDK8构建，同时兼容JDK11甚至Java17，基于一些新的Java特性对内部源码进行了重新设计，比如JDK8之前，接口没有默认方法实现的特征，导致接口的实现类不得不实现全部的接口方法，即便只使用其中几个方法，为了解决此问题，Spring中大量使用的适配器模式，使用适配器实现接口方法为空方法，再让子类去重写方法，而在JDK8后，一个default关键字就解决了，实现类无必要实现全部方法，因此大量的adapter就消失了

HelloWorld项目
环境配置

• 首先按照SpringBoot文档要求保证JDK版本为8或以上版本，Spring Framework版本、maven以及gradle版本参考要求即可
  
  • 可参考具体版本的SpringBoot文档的Getting Started页面，比如2.6.5版本

项目实现

1. IDEA创建maven项目
2. 引入starters
   

   org.springframework.boot spring-boot-starter-parent 2.5.5 org.springframework.boot spring-boot-starter-web

   
   
   • 父工程统一管理可能使用到的各个组件的版本
   • 导入Web场景启动器以实现Web应用开发
3. 创建入口类与Controller
   

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

   
   

   @RestController public class HelloController {@RequestMapping("/hello") public String handleHello() { return "Hello SpringBoor 2"; } }

   
   
   • 与Spring MVC开发的代码编写一致，最大的不同在于无需添加大量的配置
   • 注意业务代码的包应和入口类在同一个包下，否则无法解析业务代码中的的注解配置
4. 启动运行
   
   1. 直接启动入口程序即可开启内置的服务器提供Web服务，完成本地测试
5. 自定义配置
   

   server: port: 8888

   
   
   • 项目类路径（maven工程的resources目录下）添加名为application.yml配置文件，既可以做自由的配置
   • 所有可做的配置参考官方文档
6. 部署，使用SpringBoot提供的打包为可执行jar包的方式
   

   org.springframework.boot spring-boot-maven-plugin

   
   
   • 执行mvn package即可获得打包好的jar文件，在目标服务器执行java -jar ${可执行jar包路径}即可运行整个工程
   • 在IDEA中可能显示红色划线错误表示找不到此plugin，应该是IDEA的一个bug

SpringBoot的两个特征

• 以HelloWorld项目为例研究SpringBoot的两个特性
  
  • 依赖管理
  • 自动化配置（约定大于配置）

依赖管理

• 【SpringBoot基础】本质上就是使用maven父工程和starter启动器做依赖管理
  
  • maven父工程做依赖版本管理
  • starter场景启动器做依赖包管理

Maven父工程

• spring-boot-starter-parent-2.5.5.pom如下所示，可以发现spring-boot-starter-parent设置了默认的Java编译版本是8，因此如果项目使用更高版本的话，需要在项目的pom文件中显式设置这个properties

org.springframework.boot spring-boot-dependencies 2.5.5 spring-boot-starter-parentpom spring-boot-starter-parent Parent pom providing dependency and plugin management for applications built with Maven1.8 @ ${java.version} ${java.version}UTF-8UTF-8

• spring-boot-dependencies-2.5.5.pom：

org.springframework.boot spring-boot-dependencies 2.5.5pom5.16.3 2.7.7 1.9.91 2.17.0 1.9.7 3.19.0 4.0.6 4.0.3 3.2.0 1.10.22 2.9.2 4.11.3 1.5.1 .... org.apache.activemq activemq-amqp ${activemq.version} ...

• 在pom文件中找到最终的父工程，即spring-boot-dependencies，这个父项目中定义了一堆properties，其中规定了几乎所有的主流组件的版本，所以这个spring-boot-dependencies用来管理SpringBoot项目中的依赖版本，是SpringBoot应用的版本管理中心，之后的各种引用依赖就不需要再注明版本号了
  
  • 实际上利用的是maven的版本继承的机制
• 上述的机制也叫做SpringBoot中的版本仲裁机制，也是一种约定大于配置的思想的体现，就是事先按照版本匹配的约定做好配置，保持版本的一致，而不需要手动再配置，但是如果有特殊的版本需求或者是其他的不存在与版本管理中心的特殊依赖，则直接在当前的SpringBoot Maven工程显式的指定版本或者依赖即可
  
  • 例如，如果只是更改版本的话，只需要在项目pom文件中，使用property标签设置版本号即可
    

    5.1.43

    
    
• 其他的SpringBoot maven更详细的配置参考
• 如果使用Gradle搭建项目，参考
  
  • 以搭建普通Web应用为例，其配置文件如下所示：
    

    plugins { id 'org.springframework.boot' version '2.6.5' id 'io.spring.dependency-management' version '1.0.11.RELEASE' id 'java' }group = 'xyz.demoli' version = '0.0.1-SNAPSHOT' sourceCompatibility = '11'repositories { mavenCentral() }dependencies { implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web' testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-test' }tasks.named('test') { useJUnitPlatform() }

    
    
    • 可以发现Gradle以Plugin的形式提供了依赖版本管理

场景启动器

• 因为要开发Web应用所以在HelloWorld项目中引入了一个spring-boot-starter-web依赖，在后续的SpringBoot使用中会用到很多所谓的spring-boot-starter-*依赖，也就是场景启动器依赖
• 场景启动器的意义在于可以将某应用场景的所有可能用到的依赖打包到一起，实现只需要引入一个启动器依赖就可以引入全部场景依赖的目的，简化依赖导入的流程，以spring-boot-starter-web为例，如下图所示，tomcat、Spring MVC、Spring等相关场景的依赖被统一打包在starter内导入到项目中
  
  文章图片
  
  
• 启动器除了打包依赖，当然也负责这些依赖的版本管理。启动器给出了所有依赖的适配版本，如果项目使用默认提供的版本可以同样在pom文件中进行显式定制
  

  org.springframework.boot spring-boot-starter-web 2.5.5 org.springframework.boot spring-boot-starter 2.5.5 compile org.springframework.boot spring-boot-starter-json 2.5.5 compile org.springframework.boot spring-boot-starter-tomcat 2.5.5 compile org.springframework spring-web 5.3.10 compile org.springframework spring-webmvc 5.3.10 compile

  
  
• 场景启动器不仅包含了特定开发场景需要的所有依赖还包含支持该场景的组件默认配置，具体参考下边的自动配置原理部分
• 可以自定义场景启动器以满足定制化的开发需求，可参考文章[SpringBoot Starter开发]()
  
  • 一般自己开发的或者是第三方的starter的名称都是*-spring-boot-starter
• SpringBoot官方支持的starters

自动配置原理

• 以HelloWorld项目的Web应用开发场景为例

从程序入口看起

• 入口main方法中的SpringApplication的run方法是整个程序的实际入口，此方法可实现Spring环境的创建，包括各种Bean的注册以及后续要介绍的各种注解的解析与作用
• 入口main方法所在的入口类上有一个关键的注解，即@SpringBootApplication，被这个注解标注的类是SpringBoot的主配置类，执行这个类的main方法来启动SpringBoot应用
• 该注解实际上是一个组合注解
  

  @Target({ElementType.TYPE}) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Documented @Inherited @SpringBootConfiguration @EnableAutoConfiguration @ComponentScan( excludeFilters = {@Filter( type = FilterType.CUSTOM, classes = {TypeExcludeFilter.class} ), @Filter( type = FilterType.CUSTOM, classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class} )} ) public @interface SpringBootApplication { @AliasFor( annotation = EnableAutoConfiguration.class ) Class[] exclude() default {}; @AliasFor( annotation = EnableAutoConfiguration.class ) String[] excludeName() default {}; @AliasFor( annotation = ComponentScan.class, attribute = "basePackages" ) String[] scanBasePackages() default {}; @AliasFor( annotation = ComponentScan.class, attribute = "basePackageClasses" ) Class[] scanBasePackageClasses() default {}; @AliasFor( annotation = Configuration.class ) boolean proxyBeanMethods() default true; }

  
  
  • 注意@AliasFor注解的作用是声明被标记的SpringBootApplication注解的属性与@AliasFor的annotation属性声明的注解的同名属性或者是attribute指定的属性是同一个属性

SpringBootConfiguration注解

• 用来指定作用的入口类是Spring配置类，在包扫描后生效
  

  @Target({ElementType.TYPE}) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Documented @Configuration public @interface SpringBootConfiguration { @AliasFor( annotation = Configuration.class ) boolean proxyBeanMethods() default true; }

  
  

  @SpringBootApplication public class SpringBootHelloWorldQuickApplication {public static void main(String[] args) { ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringBootHelloWorldQuickApplication.class, args); SpringBootHelloWorldQuickApplication application = context.getBean("springBootHelloWorldQuickApplication", SpringBootHelloWorldQuickApplication.class); System.out.println(application); } }

  
  
  • 可以从IoC容器中获取主配置类Bean
• 尽管启动类同时被ComponentScan注解和Configuration注解作用，但是ComponentScan做注解解析时，不会因为启动类被Configuration作用，而重复的去解析启动类上的注解，这一点在ComponentScanAnnotationParser的parse方法中有定义，该方法中添加了一个AbstractTypeHierarchyTraversingFilter，该filter的match方法会过滤掉启动类
  

  public Set parse(AnnotationAttributes componentScan, final String declaringClass) { // ... ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this.registry, componentScan.getBoolean("useDefaultFilters"), this.environment, this.resourceLoader); // ... scanner.addExcludeFilter(new AbstractTypeHierarchyTraversingFilter(false, false) { protected boolean matchClassName(String className) { return declaringClass.equals(className); } }); return scanner.doScan(StringUtils.toStringArray(basePackages)); }

  
  

ComponentScan注解

• 默认的，主程序所在的包以及所有的下层级的包都会被扫描解析
  
  • 也可以使用@SpringBootApplication注解的scanBasePackages属性指定自定义的包扫描位置
  • 或者直接使用@SpringBootConfiguration、@EnableAutoConfiguration、@ComponentScan三个注解代替@SpringBootApplication，然后再使用@ComponentScan配置包扫描路径即可
• SpringBootApplication注解中的ComponentScan注解使用了两个自动扫描的排除规则
  

  @ComponentScan( excludeFilters = {@Filter( type = FilterType.CUSTOM, classes = {TypeExcludeFilter.class} ), @Filter( type = FilterType.CUSTOM, classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class} )} ) public @interface SpringBootApplication { // ... }

  
  
  • TypeExcludeFilter主要是做扩展使用，可以通过继承此类实现自定义扫描排除规则
  • AutoConfigurationExcludeFilter 设置不扫描所有的既是配置类又是自动配置类的组件，以避免出现重复注册
  • 参考1
  • 参考2

EnableAutoConfiguration注解

• EnableAutoConfiguration注解顾名思义用来开启starter提供的自动配置（自动配置的功能是以自动配置类的形式作为Bean进行注册后提供），该注解本质上还是合成注解
  

  @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 {}; }

  
  
  • @AutoConfigurationPackage注解
    

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

    
    
    • Import注解作用的Registar类实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口，因此实际上会调用其registerBeanDefinitions方法
      

      static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports { Registrar() { } // 此方法被调用 public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) { AutoConfigurationPackages.register(registry, (new AutoConfigurationPackages.PackageImport(metadata)).getPackageName()); }public Set