一篇搞定@SpringBootApplication注解所有面试题

大家好,我是指北君。

前言

前几天,指北君有一个朋友小王在面试过程中被吊打了。当时的情况是这样的。

面试官Spring Boot 中最重要的注解是什么?你能讲讲为什么最重要吗?

小王@SpringBootApplication,这个注解最重要吧。 @SpringBootApplication 注解能够实现 Spring 组件自动化配置,组件扫描。

面试官:那 @SpringBootApplication 注解是怎么实现 Spring Boot 的自动配置功能呢?

小王心想大事不妙,还真没有看过这块源码。支支吾吾回答不上,只好回家等通知了。

指北君得知此事,跟小王好好理了理这块知识点,然后就有了今天的文章。

概述

我们先来了解一下 @SpringBootApplication 是什么,以及如何在一个简单的 Spring Boot 应用程序中使用它。我们先看看 Spring Team 在源码中对它的定义是什么?

Indicates a configuration class that declares one or more @Bean methods and also triggers auto-configuration and component scanning. This is a convenience annotation that is equivalent to declaring @Configuration, @EnableAutoConfiguration and @ComponentScan.

表示一个配置类,它声明了一个或多个@Bean方法,也触发了自动配置和组件扫描。这是一个方便的注解,相当于声明了@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan。

从上面的定义我们可以看出,@SpringBootApplication 注解其实是一个组合注解。使用 @SpringBootApplication 相当于同时使用了 @Configuration@EnableAutoConfiguration@ComponentScan@SpringBootApplication 是在 Spring Boot 1.2.0 之后才开始有的,如何你的项目使用的 Spring Boot 1.2.0 之前的版本,那需要抱歉了,你不能使用这个注解,你只能完整的使用那 3 个注解来代替它。

那我们接下来看看,通过一个简单的示例来看看怎么使用的。

@SpringBootApplication 示例

下面是一个简单的例子,说明如何使用 @SpringBootApplication 注解来编写 Spring Boot 应用程序。

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import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

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

Spring Boot 项目的启动类非常的简洁,没有一行多余的代码。 @SpringBootApplication 放在项目启动类上主要起到了自动化配置的作用。下面我们看看 @SpringBootApplication 具体的代码。

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@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 = ComponentScan.class, attribute = "nameGenerator")
    Class<? extends BeanNameGenerator> nameGenerator() default BeanNameGenerator.class;
    @AliasFor(annotation = Configuration.class)
    boolean proxyBeanMethods() default true;
}

@SpringBootApplication 源码可以看出 @SpringBootApplication = @SpringBootConfiguration + @ComponentScan+ @EnableAutoConfiguration

前面已经提过了,@SpringBootApplication 是3个注解的组合,下面分别介绍一下每个注解都有什么作用吧。

@SpringBootConfiguration

这个注解将一个类标记为基于 Java Config 的配置类。如果你喜欢基于 Java 的配置而不是基于 XML 的配置,这一点就特别重要。

@ComponentScan

该注解使组件扫描成为可能,这样你创建的 Web 控制器类和其他组件将被自动发现,并在 Spring 应用上下文中注册为 Bean。你编写的所有 @Controller 类将被该注解发现。

@EnableAutoConfiguration

这个注解可以启用 Spring Boot 自动配置功能。

如果你仔细的话会发现和前面讲的不一样, @SpringBootConfiguration 是从那里冒出来的,不是应该是 @Configuration 吗?下面就告诉你答案。

@SpringBootConfiguration

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

从源码可以看出,@SpringBootConfiguration 继承自 @Configuration,二者功能也一致,标注当前类是配置类,不过 @SpringBootConfiguration 是一个特殊的标记类,在项目中只能使用一次。

@ComponentScan

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@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
@Repeatable(ComponentScans.class)
public @interface ComponentScan {
	@AliasFor("basePackages")
	String[] value() default {};
	@AliasFor("value")
	String[] basePackages() default {};
	Class<?>[] basePackageClasses() default {};
	Class<? extends BeanNameGenerator> nameGenerator() default BeanNameGenerator.class;
	Class<? extends ScopeMetadataResolver> scopeResolver() default AnnotationScopeMetadataResolver.class;
	ScopedProxyMode scopedProxy() default ScopedProxyMode.DEFAULT;
    ...
}

@ComponentScan 不做过多的解释了,使用过 Spring 的朋友都懂的。 其他的朋友我就啰嗦一句吧, 可以通过该注解指定扫描某些包下包含如下注解的均自动注册为 Spring beans@Component@Service@Repository@Controller 等等注释的类。Spring Boot 除了可以使用 @ComponentScan 注解来加载我们的bean,还可以使用 @Import 指定该类。

@EnableAutoConfiguration

@EnableAutoConfiguration 的作用启动自动的配置,意思就是 Spring Boot 根据你添加的 jar 包来配置你项目的默认配置,比如根据 spring-boot-starter-web ,来判断你的项目是否需要添加了 web mvctomcat,就会自动的帮你配置 web 项目中所需要的默认配置。简单点说就是它会根据定义在 classpath 下的类,自动的给你生成一些 Bean,并加载到 Spring 的上下文中。

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@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 {};
}

从上述源码中可以看到 @Import 引入了 AutoConfigurationImportSelector 类。AutoConfigurationImportSelector 使用了 Spring Core 包的 SpringFactoriesLoader#loadFactoryNames() 方法。AutoConfigurationImportSelector 类实现了 DeferredImportSelector 接口,并实现了 selectImports 方法,用来导出 Configuration 类。

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public class AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector, BeanClassLoaderAware,
        ResourceLoaderAware, BeanFactoryAware, EnvironmentAware, Ordered {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
            return NO_IMPORTS;
        }
        AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);
        return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
    }
    protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
        if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
            return EMPTY_ENTRY;
        }
        AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
        List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
        ...
        return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
    }
    protected boolean isEnabled(AnnotationMetadata metadata) {
        if (getClass() == AutoConfigurationImportSelector.class) {
            return getEnvironment().getProperty(EnableAutoConfiguration.ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY, Boolean.class, true);
        }
        return true;
    }
    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;
    }
}

导出的类是通过 SpringFactoriesLoader#loadFactoryNames() 读取了 classpath 下面的 META-INF/spring.factories 文件。

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public final class SpringFactoriesLoader {
    public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";
    public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
        ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
        if (classLoaderToUse == null) {
            classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
        }
        String factoryTypeName = factoryType.getName();
        return loadSpringFactories(classLoaderToUse).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
    }
    private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(ClassLoader classLoader) {
        Map<String, List<String>> result = cache.get(classLoader);
        if (result != null) {
            return result;
        }
        result = new HashMap<>();
        try {
            Enumeration<URL> urls = classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION);
            while (urls.hasMoreElements()) {
                URL url = urls.nextElement();
                UrlResource resource = new UrlResource(url);
                Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
                for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) {
                    String factoryTypeName = ((String) entry.getKey()).trim();
                    String[] factoryImplementationNames =
                            StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue());
                    for (String factoryImplementationName : factoryImplementationNames) {
                        result.computeIfAbsent(factoryTypeName, key -> new ArrayList<>())
                                .add(factoryImplementationName.trim());
                    }
                }
            }
            // Replace all lists with unmodifiable lists containing unique elements
            result.replaceAll((factoryType, implementations) -> implementations.stream().distinct()
                    .collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), Collections::unmodifiableList)));
            cache.put(classLoader, result);
        }
        catch (IOException ex) {
            throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
                    FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
        }
        return result;
    }
}

META-INF/spring.factories 文件中一部分自动配置的内容:

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# 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,\
org.springframework.boot.autoconfigure.cassandra.CassandraAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.context.ConfigurationPropertiesAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.context.LifecycleAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.context.MessageSourceAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.context.PropertyPlaceholderAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.couchbase.CouchbaseAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.dao.PersistenceExceptionTranslationAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraReactiveDataAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.data.cassandra.CassandraReactiveRepositoriesAutoConfiguration,\

如果你发现自动装配的 Bean 不是你想要的,你也可以 disable 它。比如说,我不想要自动装配 Database 的那些Bean:

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@EnableAutoConfiguration(exclude  = {DataSourceAutoConfiguration.class})

这也是一种为 Spring Boot 项目瘦身的方法。你可以看到网上一些为项目瘦身的方法都是通过这个注解来操作的。

@AutoConfigurationPackage

@EnableAutoConfiguration 又继承了 @AutoConfigurationPackage@AutoConfigurationPackage 会引导类(@SpringBootApplication 标注的类)所在的包及下面所有子包里面的所有组件扫描到Spring容器。具体怎么实现的呢,我们来看代码,原来它 import 了 AutoConfigurationPackages.Registrar.class, 我们来看看它做了什么?

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@Import(AutoConfigurationPackages.Registrar.class)
public @interface AutoConfigurationPackage {
    String[] basePackages() default {};
    Class<?>[] basePackageClasses() default {};
}
static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {
    @Override
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
        register(registry, new PackageImports(metadata).getPackageNames().toArray(new String[0]));
    }
    @Override
    public Set<Object> determineImports(AnnotationMetadata metadata) {
        return Collections.singleton(new PackageImports(metadata));
    }
}

看代码就很容易理解,把注解扫描进来的 package 全部给注册到 spring bean中。这样 Spring Boot 的自动配置也就完成了。

总结

经过这样的一番折腾,相信大家已经对 @SpringBootApplication 注解,有了一定的了解。也知道了 @SpringBootApplication 怎么实现 Spring Boot 的自动配置功能。下次面试官要是再问这个问题,现在你就可以不被他吊打了。

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