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SpringBoot成長記8:SpringBoot如何實現自動裝配配置和擴充套件

前面我們摸清楚了整個invokeBeanFactoryPostProcessors方法的if-else邏輯和3個for迴圈的核心脈絡邏輯。

接下來我們來看下細節,我會通過抓大放小的思想,帶大家看到在擴充套件點執行的過程中,最最要的有哪一些。

SpringBoot的自動裝配配置如何做到的、第三方技術如何進行擴充套件的。

SpringBoot的自動裝配配置如何做到的?

if-else邏輯中哪些BeanFactoryPostProcessor執行了?

之前我們提到過,invokeBeanFactoryPostProcessors執行的BeanFactoryPostProcessor主要來源是容器的兩個屬性
beanFactoryPostProcessors

BeanDefinitionMap

首先這兩個屬性,會在之前執行擴充套件操作,比如listener或者initializer的方法時,設定進去值的。執行到invokeBeanFactoryPostProcessors時,之前會設定如下圖所示的值:

從上圖可以看出來,執行invokeBeanFactoryPostProcessors的時候已經有4個BeanFactoryPostProcessor。

當執行invokeBeanFactoryPostProcessors,核心脈絡上一節我們分析出了是主要一個if-else+3個for迴圈組成的,這個if-else中有分了內部的、實現PriorityOrderd、Ordered、NonOrder這個四個順序執行。結合上面4個BeanFactoryPostProcessor,整體執行如下圖所示:

從圖中可以看出來,非常關鍵的一點那就是:在執行擴充套件方法1的過程中,通過Spring內部的一個ConfigurationClassPostProcessor,補充了新的BeanDefinition,增加了新的BeanFactoryPostProcessor。

ConfigurationClassPostProcessor這個執行非常關鍵,因為它補充了新的BeanDefinition。

它核心用來進行載入ClassPath下所有java註解定義的BeanDefinition。比如:自己包下定義的@Service,@Component,@Controller@Configuration @Bean等註解定義的Bean,也包括外部的starter中@Configuration @Bean等配置。

也就是你定義的大多數bean和外部starter定義的Bean的BeanDefinition都會被放入到容器中。

另外,補充了新的BeanDefinition,這裡我們簡化了下,假設當前應用,只依賴了一個myBatis-starter,之後只會補充一個MyBatis相關的BeanDefinition,一個BeanFactoryPostProcessor—MapperScannerConfigurer。從名字上猜測,它應該是用來掃描MyBatis相關bean的。

invokeBeanFactoryPostProcessors的if-else邏輯中,觸發了2個擴充套件操作,最後還會執行擴充套件方法2,之前的所有BeanFactoryPostProcessor,統一會執行擴充套件方法2。

擴充套件方法2執行的邏輯,基本沒有什麼核心的,這裡我們就直接過了,你知道invokeBeanFactoryPostProcessors這裡會觸發這個擴充套件點,並且在擴充套件方法1之後執行就行了。

最終執行完if-else後,BeanFactory中的主要有如下的beanDefination:

beanDefinitionNames = {ArrayList@3752}  size = 164
 0 = "org.springframework.context.annotation.internalConfigurationAnnotationProcessor"
 1 = "org.springframework.context.annotation.internalAutowiredAnnotationProcessor"
 2 = "org.springframework.context.annotation.internalCommonAnnotationProcessor"
 3 = "org.springframework.context.event.internalEventListenerProcessor"
 4 = "org.springframework.context.event.internalEventListenerFactory"
 5 = "learnSpringBootApplication"
 6 = "org.springframework.boot.autoconfigure.internalCachingMetadataReaderFactory"
 7 = "userController"
 8 = "myBeanPostProcessor"
 9 = "userServiceImpl"
 10 = "userMapper"
 11 = "org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationPackages"
 12 = "org.springframework.boot.autoconfigure.context.PropertyPlaceholderAutoConfiguration"
 13 = "propertySourcesPlaceholderConfigurer"
 14 = "org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.servlet.WebSocketServletAutoConfiguration$TomcatWebSocketConfiguration"
 15 = "websocketServletWebServerCustomizer"
 16 = "org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.servlet.WebSocketServletAutoConfiguration"
 17 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.ServletWebServerFactoryConfiguration$EmbeddedTomcat"
 18 = "tomcatServletWebServerFactory"
 19 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.ServletWebServerFactoryAutoConfiguration"
 20 = "servletWebServerFactoryCustomizer"
 21 = "tomcatServletWebServerFactoryCustomizer"
 22 = "org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor"
 23 = "org.springframework.boot.context.internalConfigurationPropertiesBinderFactory"
 24 = "org.springframework.boot.context.internalConfigurationPropertiesBinder"
 25 = "org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationPropertiesBeanDefinitionValidator"
 26 = "org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationBeanFactoryMetadata"
 27 = "server-org.springframework.boot.autoconfigure.web.ServerProperties"
 28 = "webServerFactoryCustomizerBeanPostProcessor"
 29 = "errorPageRegistrarBeanPostProcessor"
 30 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.DispatcherServletAutoConfiguration$DispatcherServletConfiguration"
 31 = "dispatcherServlet"
 32 = "spring.mvc-org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.WebMvcProperties"
 33 = "spring.http-org.springframework.boot.autoconfigure.http.HttpProperties"
 34 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.DispatcherServletAutoConfiguration$DispatcherServletRegistrationConfiguration"
 35 = "dispatcherServletRegistration"
 36 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.DispatcherServletAutoConfiguration"
 37 = "org.springframework.boot.autoconfigure.task.TaskExecutionAutoConfiguration"
 38 = "taskExecutorBuilder"
 39 = "applicationTaskExecutor"
 40 = "spring.task.execution-org.springframework.boot.autoconfigure.task.TaskExecutionProperties"
 41 = "org.springframework.boot.autoconfigure.validation.ValidationAutoConfiguration"
 42 = "defaultValidator"
 43 = "methodValidationPostProcessor"
 44 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.ErrorMvcAutoConfiguration$WhitelabelErrorViewConfiguration"
 45 = "error"
 46 = "beanNameViewResolver"
 47 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.ErrorMvcAutoConfiguration$DefaultErrorViewResolverConfiguration"
 48 = "conventionErrorViewResolver"
 49 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.ErrorMvcAutoConfiguration"
 50 = "errorAttributes"
 51 = "basicErrorController"
 52 = "errorPageCustomizer"
 53 = "preserveErrorControllerTargetClassPostProcessor"
 54 = "spring.resources-org.springframework.boot.autoconfigure.web.ResourceProperties"
 55 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.WebMvcAutoConfiguration$EnableWebMvcConfiguration"
 56 = "requestMappingHandlerAdapter"
 57 = "requestMappingHandlerMapping"
 58 = "welcomePageHandlerMapping"
 59 = "mvcConversionService"
 60 = "mvcValidator"
 61 = "mvcContentNegotiationManager"
 62 = "mvcPathMatcher"
 63 = "mvcUrlPathHelper"
 64 = "viewControllerHandlerMapping"
 65 = "beanNameHandlerMapping"
 66 = "routerFunctionMapping"
 67 = "resourceHandlerMapping"
 68 = "mvcResourceUrlProvider"
 69 = "defaultServletHandlerMapping"
 70 = "handlerFunctionAdapter"
 71 = "mvcUriComponentsContributor"
 72 = "httpRequestHandlerAdapter"
 73 = "simpleControllerHandlerAdapter"
 74 = "handlerExceptionResolver"
 75 = "mvcViewResolver"
 76 = "mvcHandlerMappingIntrospector"
 77 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.WebMvcAutoConfiguration$WebMvcAutoConfigurationAdapter"
 78 = "defaultViewResolver"
 79 = "viewResolver"
 80 = "requestContextFilter"
 81 = "org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.WebMvcAutoConfiguration"
 82 = "formContentFilter"
 83 = "org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceConfiguration$Hikari"
 84 = "dataSource"
 85 = "org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceJmxConfiguration$Hikari"
 86 = "org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceJmxConfiguration"
 87 = "org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceAutoConfiguration$PooledDataSourceConfiguration"
 88 = "org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.metadata.DataSourcePoolMetadataProvidersConfiguration$HikariPoolDataSourceMetadataProviderConfiguration"
 89 = "hikariPoolDataSourceMetadataProvider"
 90 = "org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.metadata.DataSourcePoolMetadataProvidersConfiguration"
 91 = "org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceInitializerInvoker"
 92 = "org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceInitializationConfiguration"
 93 = "dataSourceInitializerPostProcessor"
 94 = "org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceAutoConfiguration"
 95 = "spring.datasource-org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceProperties"
 96 = "com.baomidou.mybatisplus.autoconfigure.MybatisPlusAutoConfiguration"
 97 = "sqlSessionFactory"
 98 = "sqlSessionTemplate"
 99 = "mybatis-plus-com.baomidou.mybatisplus.autoconfigure.MybatisPlusProperties"

SpringBoot的自動裝配配置實際是通過starter+@Conditional註解+@Import註解+invokeBeanFactoryPostProcessors觸發擴充套件點共同實現的。

上面每個點都有一些比較有意思的設計。

這句話你第一次聽肯定不理解,沒關係,等我講完這這一節你就會明白SpringBoot核心裝配置的的幾個設計點了。

既然從容器中獲取到之前放入的物件ConfigurationClassPostProcessor這個物件非常核心,用來增加BeanDefination的。

接下來,我們就來詳細分析下它的核心原理,看看它是如何增加BeanDefination的,並且掃描出外部的starter的。

術語普及starter是什麼?

starter是SpringBoot定義的已經有一些預設javaConfig配置好類,通過封裝成jar,定義好maven的依賴,為我們提供了便利的配置起步依賴。

也就是說,我們可以定義了常見的Spring和第三方技術整合的預設配置,或者我們自己定義預設的整合第三方技術或者自研技術的配置,這樣的功能是非常便利的。

在上面我們提到了invokeBeanFactoryPostProcessors中核心觸發的擴充套件操作postProcessBeanDefinitionRegistry是:通過Spring內部的一個ConfigurationClassPostProcessor,補充了新的BeanDefinition。

當執行完這個類的擴充套件操作後,容器的BeanDefinitionMap中多了很多BeanDefinition,有SpringMVC相關的,有MyBatis相關、有我們自己定義的Controller和Service相關等。

那我們大體就可以分為兩步來看,

  1. 自己定義的Controller和Service相關的BeanDefinition新增
  2. starter、其他框架的BeanDefinition新增

自己定義的Controller和Service相關的BeanDefinition如何新增的?

在看第一步之前,你可以思考下,我們定義的Bean是不是通常有以下幾種

@Bean+@Configuration註解定義的,@Service,@Controller等註解定義的、也有用xml、groovy定義的bean

而且可以通過@Import,@ImportResource匯入其他的xml或者JavaConfig定義的Bean,@ComponentScan指定掃描Bean的路徑等等。

也就是說有一大堆註解需要我們分析和解析。這個是需要一個解析器和掃描器來進行的。就類似於之前我們提到的Reader和Scanner。

那麼接下來,我們看下第一步,自己定義的Controller和Service相關的BeanDefinition是如何被新增的?

剛才我們分析到,有一大堆註解需要ConfigurationClassPostProcessor分析和解析,那ConfigurationClassPostProcessor中核心的那幾個元件來負責做這些事情的呢?

讓我先來看下ConfigurationClassPostProcessor它擴充套件方法的脈絡:

@Override
public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) {
   int registryId = System.identityHashCode(registry);
   if (this.registriesPostProcessed.contains(registryId)) {
      throw new IllegalStateException(
            "postProcessBeanDefinitionRegistry already called on this post-processor against " + registry);
   }
   if (this.factoriesPostProcessed.contains(registryId)) {
      throw new IllegalStateException(
            "postProcessBeanFactory already called on this post-processor against " + registry);
   }
   this.registriesPostProcessed.add(registryId);

   processConfigBeanDefinitions(registry);
}

方法脈絡其實很簡單,核心觸發了processConfigBeanDefinitions這個方法,其餘的if判斷只是些校驗而已。

而觸發的這個方法內容就比較多了:

public void processConfigBeanDefinitions(BeanDefinitionRegistry registry) {
		List<BeanDefinitionHolder> configCandidates = new ArrayList<>();
		String[] candidateNames = registry.getBeanDefinitionNames();

		for (String beanName : candidateNames) {
			BeanDefinition beanDef = registry.getBeanDefinition(beanName);
			if (beanDef.getAttribute(ConfigurationClassUtils.CONFIGURATION_CLASS_ATTRIBUTE) != null) {
				if (logger.isDebugEnabled()) {
					logger.debug("Bean definition has already been processed as a configuration class: " + beanDef);
				}
			}
			else if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(beanDef, this.metadataReaderFactory)) {
				configCandidates.add(new BeanDefinitionHolder(beanDef, beanName));
			}
		}

		// Return immediately if no @Configuration classes were found
		if (configCandidates.isEmpty()) {
			return;
		}

		// Sort by previously determined @Order value, if applicable
		configCandidates.sort((bd1, bd2) -> {
			int i1 = ConfigurationClassUtils.getOrder(bd1.getBeanDefinition());
			int i2 = ConfigurationClassUtils.getOrder(bd2.getBeanDefinition());
			return Integer.compare(i1, i2);
		});

		// Detect any custom bean name generation strategy supplied through the enclosing application context
		SingletonBeanRegistry sbr = null;
		if (registry instanceof SingletonBeanRegistry) {
			sbr = (SingletonBeanRegistry) registry;
			if (!this.localBeanNameGeneratorSet) {
				BeanNameGenerator generator = (BeanNameGenerator) sbr.getSingleton(
						AnnotationConfigUtils.CONFIGURATION_BEAN_NAME_GENERATOR);
				if (generator != null) {
					this.componentScanBeanNameGenerator = generator;
					this.importBeanNameGenerator = generator;
				}
			}
		}

		if (this.environment == null) {
			this.environment = new StandardEnvironment();
		}

		// Parse each @Configuration class
		ConfigurationClassParser parser = new ConfigurationClassParser(
				this.metadataReaderFactory, this.problemReporter, this.environment,
				this.resourceLoader, this.componentScanBeanNameGenerator, registry);

		Set<BeanDefinitionHolder> candidates = new LinkedHashSet<>(configCandidates);
		Set<ConfigurationClass> alreadyParsed = new HashSet<>(configCandidates.size());
		do {
			parser.parse(candidates);
			parser.validate();

			Set<ConfigurationClass> configClasses = new LinkedHashSet<>(parser.getConfigurationClasses());
			configClasses.removeAll(alreadyParsed);

			// Read the model and create bean definitions based on its content
			if (this.reader == null) {
				this.reader = new ConfigurationClassBeanDefinitionReader(
						registry, this.sourceExtractor, this.resourceLoader, this.environment,
						this.importBeanNameGenerator, parser.getImportRegistry());
			}
			this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses);
			alreadyParsed.addAll(configClasses);

			candidates.clear();
			if (registry.getBeanDefinitionCount() > candidateNames.length) {
				String[] newCandidateNames = registry.getBeanDefinitionNames();
				Set<String> oldCandidateNames = new HashSet<>(Arrays.asList(candidateNames));
				Set<String> alreadyParsedClasses = new HashSet<>();
				for (ConfigurationClass configurationClass : alreadyParsed) {
					alreadyParsedClasses.add(configurationClass.getMetadata().getClassName());
				}
				for (String candidateName : newCandidateNames) {
					if (!oldCandidateNames.contains(candidateName)) {
						BeanDefinition bd = registry.getBeanDefinition(candidateName);
						if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(bd, this.metadataReaderFactory) &&
								!alreadyParsedClasses.contains(bd.getBeanClassName())) {
							candidates.add(new BeanDefinitionHolder(bd, candidateName));
						}
					}
				}
				candidateNames = newCandidateNames;
			}
		}
		while (!candidates.isEmpty());

		// Register the ImportRegistry as a bean in order to support ImportAware @Configuration classes
		if (sbr != null && !sbr.containsSingleton(IMPORT_REGISTRY_BEAN_NAME)) {
			sbr.registerSingleton(IMPORT_REGISTRY_BEAN_NAME, parser.getImportRegistry());
		}

		if (this.metadataReaderFactory instanceof CachingMetadataReaderFactory) {
			// Clear cache in externally provided MetadataReaderFactory; this is a no-op
			// for a shared cache since it'll be cleared by the ApplicationContext.
			((CachingMetadataReaderFactory) this.metadataReaderFactory).clearCache();
		}
	}

方法長或者不好理解,沒有關係。你用我教你的思想分析就好,

按照for迴圈和if,劃分脈絡,抓大放小後,最核心的邏輯可以分為如下3點:

1)第一個for迴圈:獲取BeanDefinitionMap所有的beanName,查找出標記了@Configuration註解的BeanDefinition,這裡找到的其實是learnSpringBootApplication

2)if邏輯,選擇了BeanNameGenerator,bean的名稱生成器相關的設定

3)do-while,建立了ConfigurationClassParser和ConfigurationClassBeanDefinitionReader去掃描和解析ClassPath下的BeanDefinition

整體如下圖所示:

這裡我們要強調的是,上面這段邏輯在處理的是我們自定義的Bean,包括Controller、Service和整合其他技術配置的Bean的。

你可以思考下,上面的處理思路就是,查詢到BeanDefination,解析和新增BeanDefination。

從哪裡開始查詢BeanDefination呢?

通過之前prepare和create容器context的時候,通過 Initializers增加了預設的internalBeanDefination和LearnSpringBootApplication的BeanDefination。

(忘記的同學,可以回顧下prepare和create容器,成長記5和6)

ConfigurationClassPostProcessor這裡就是遍歷之前的BeanDefinationMap集合,它查詢的是所有包含@Configuration的BeanDefination

最終查詢到的只有一個LearnSpringBootApplication的BeanDefination。

如下圖所示:

怎麼解析出BeanDefination?

當知道了主要是找到了LearnSpringBootApplication這個BeanDefination,以這個為入口開始分析解析

javaConfig定義的bean,其實本質是找到所有@Configuration的配置類,@ComponentScan等註解的類,挨個解析它們定義範圍的Bean。

xml和groovy也有對應的查詢方式,就不贅述了。

具體怎麼處解析我們定義的Bean的呢?

肯定要處理很多註解的,比如@ComponentScan註解、@ImportSource等等註解。

主要使用了的元件主要就是ConfigurationClassBeanDefinitionReader、ConfigurationClassParser,通過元件的parse方法來執行解析的。

概況如下圖所示:

執行到這裡,自己定義的Controller和Service相關的BeanDefinition就新增完了。

基本就是從Resource->ClassLoader->註解解析,篩選->ConfigurationClass->BeanDefinition

org.springframework.context.annotation.ClassPathScanningCandidateComponentProvider#scanCandidateComponents
resources = {Resource[7]@4174} 
 0 = {FileSystemResource@4181} "file [D:\Repository\Gitee\learn-project\learn-spring-projects\learn-springboot\target\classes\org\mfm\learn\springboot\LearnSpringBootApplication.class]"
 1 = {FileSystemResource@4185} "file [D:\Repository\Gitee\learn-project\learn-spring-projects\learn-springboot\target\classes\org\mfm\learn\springboot\controller\UserController.class]"
 2 = {FileSystemResource@4186} "file [D:\Repository\Gitee\learn-project\learn-spring-projects\learn-springboot\target\classes\org\mfm\learn\springboot\mapper\UserMapper.class]"
 3 = {FileSystemResource@4187} "file [D:\Repository\Gitee\learn-project\learn-spring-projects\learn-springboot\target\classes\org\mfm\learn\springboot\model\User.class]"
 4 = {FileSystemResource@4188} "file [D:\Repository\Gitee\learn-project\learn-spring-projects\learn-springboot\target\classes\org\mfm\learn\springboot\service\IUserService.class]"
 5 = {FileSystemResource@4189} "file [D:\Repository\Gitee\learn-project\learn-spring-projects\learn-springboot\target\classes\org\mfm\learn\springboot\service\MyBeanPostProcessor.class]"
 6 = {FileSystemResource@4190} "file [D:\Repository\Gitee\learn-project\learn-spring-projects\learn-springboot\target\classes\org\mfm\learn\springboot\service\UserServiceImpl.class]"
{ConfigurationClass@4654} "ConfigurationClass: beanName 'userController', class path resource [org/mfm/learn/springboot/controller/UserController.class]" -> {ConfigurationClass@4654} "ConfigurationClass: beanName 'userController', class path resource [org/mfm/learn/springboot/controller/UserController.class]"
{ConfigurationClass@4853} "ConfigurationClass: beanName 'myBeanPostProcessor', class path resource [org/mfm/learn/springboot/service/MyBeanPostProcessor.class]" ->
beanDefinitionNames = {ArrayList@4316}  size = 10
 0 = "org.springframework.context.annotation.internalConfigurationAnnotationProcessor"
 1 = "org.springframework.context.annotation.internalAutowiredAnnotationProcessor"
 2 = "org.springframework.context.annotation.internalCommonAnnotationProcessor"
 3 = "org.springframework.context.event.internalEventListenerProcessor"
 4 = "org.springframework.context.event.internalEventListenerFactory"
 5 = "learnSpringBootApplication"
 6 = "org.springframework.boot.autoconfigure.internalCachingMetadataReaderFactory"
 7 = "userController"
 8 = "myBeanPostProcessor"
 9 = "userServiceImpl"

starter和其他框架的BeanDefinition如何新增的?

通過上面的分析你應該知道了ConfigurationClassPostProcessor是通過ConfigurationClassParser的parse方法查詢和解析ClassPath下的BeanDefination

主要分為兩步:

第一步主要是新增自己定義的Controller和Service相關的BeanDefinition

第二步主要做了什麼?

答案是:添加了starter中其他框架的BeanDefinition如何新增的

那通過什麼新增starter中的BeanDefinition呢?

在之前第一步解析import註解的時候,會掃描出來一個AutoConfigurationImportSelector。通過這個Selector會補充新增starter中的BeanDefinition

如下圖所示:

AutoConfigurationImportSelector具體怎麼補充starter中的BeanDefinition,其實一句話概括就是查找了所有ClassPath下的META-INF/spring.factories定義的EnableAutoConfiguration.class,通過條件註解解析加載出對應的自動配置,將配置中的@Bean載入為BeanDefinition

我通過一張圖給大家解釋下:

這裡有大堆的封裝,不是非常重要,可以跳過,大家知道封裝了之前掃描import註解獲取的AutoConfigurationImportSelector這個元件就可以了。

上圖核心就是讀取了META-INF/spring.factories中定義的一對AutoConfiguration。有了這些AutoConfiguration,自然就可以解析出對應的BeanDefinition了。

思考:ConfigurationClassPostProcessor的新增BeanDefination的設計

ConfigurationClassParser,內部使用了Scanner,掃描了ClassPath下幾乎所有的BeanDefination,自己定義的註解bean也好,外部的基於條件註解的自動配置也好,都會掃描到,它們統統為Resource資源,只不過這些Resource資源表示的是Bean的配置類而已,一般使用Java定義的話都是ConfigurationClasss,它們作為候選者,通過Reader解析器解析後,將所有的BeanDefination放入到容器中。

其實符合我們之前將Spring容器抽象設計的思想,Resource-->Reader-->BeanDefination,只不過它封裝很多元件類來實現這個過程而已。

經過思考後,你可以抓住重點,概況總結下。最終SpringBoot的Starter進行自動裝配配置的核心流程和設計我們可以概況如下圖所示:

第三方技術如何進行擴充套件的

思考:mybatis的Mapper如何被新增的?

之前我們添加了很多通過註解定義bean,無論是我們自己些的@Service、@Controller定義的Bean,還是starter中的@Bean。

可是還有一些Bean沒有註解,也能被新增,比如mybatis的mapper。

public interface UserMapper extends BaseMapper<User> {

}

@MapperScan("org.mfm.learn.springboot.mapper")
@SpringBootApplication
public class LearnSpringBootApplication {

}

其實如果你瞭解無論是註解定義的還是沒有註解的,其實在Spring看來都是一樣的,因為它們都是Resource,我是根據不同的Scanner掃描到不同的Resource資源,通過指定的方式解析出來一些想要的Resource為BeanDefination而已。

那麼你如果想新增額外的BeanDefination,可以自己定義Scanner來補充資源,定義指定的方式新增BeanDefination就行。

mybatis就是這麼幹的。

通過上面的程式碼你其實可以看到@MapperScan註解其實定義了自己的Scanner:MapperScannerRegistrar

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
@Import(MapperScannerRegistrar.class)
@Repeatable(MapperScans.class)
public @interface MapperScan {

MapperScannerRegistrar類實現了關鍵的兩個介面ImportBeanDefinitionRegistrar, ResourceLoaderAware。

public class MapperScannerRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, ResourceLoaderAware {}

你可以猜想下:

一個應該Spring設計對新增額外BeanDefinition設計的介面ImportBeanDefinitionRegistrar

一個應該是ResourceLoaderAware,設定好ResourceLoader這個屬性,你還記得ResourceLoader,它是不是封裝ClassLoader,可以Classpath查詢Resource。

因為Scanner主要的作用就是查詢和過濾資源。

知道了這個邏輯理解Mapper怎麼新增的就不難了。我們來看下程式碼:

public class MapperScannerRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, ResourceLoaderAware {
@Override
  public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
    AnnotationAttributes mapperScanAttrs = AnnotationAttributes
        .fromMap(importingClassMetadata.getAnnotationAttributes(MapperScan.class.getName()));
    if (mapperScanAttrs != null) {
      registerBeanDefinitions(mapperScanAttrs, registry);
    }
  }

  void registerBeanDefinitions(AnnotationAttributes annoAttrs, BeanDefinitionRegistry registry) {

    ClassPathMapperScanner scanner = new ClassPathMapperScanner(registry);

    // this check is needed in Spring 3.1
    Optional.ofNullable(resourceLoader).ifPresent(scanner::setResourceLoader);

    Class<? extends Annotation> annotationClass = annoAttrs.getClass("annotationClass");
    if (!Annotation.class.equals(annotationClass)) {
      scanner.setAnnotationClass(annotationClass);
    }

    Class<?> markerInterface = annoAttrs.getClass("markerInterface");
    if (!Class.class.equals(markerInterface)) {
      scanner.setMarkerInterface(markerInterface);
    }

    Class<? extends BeanNameGenerator> generatorClass = annoAttrs.getClass("nameGenerator");
    if (!BeanNameGenerator.class.equals(generatorClass)) {
      scanner.setBeanNameGenerator(BeanUtils.instantiateClass(generatorClass));
    }

    Class<? extends MapperFactoryBean> mapperFactoryBeanClass = annoAttrs.getClass("factoryBean");
    if (!MapperFactoryBean.class.equals(mapperFactoryBeanClass)) {
      scanner.setMapperFactoryBeanClass(mapperFactoryBeanClass);
    }

    scanner.setSqlSessionTemplateBeanName(annoAttrs.getString("sqlSessionTemplateRef"));
    scanner.setSqlSessionFactoryBeanName(annoAttrs.getString("sqlSessionFactoryRef"));

    List<String> basePackages = new ArrayList<>();
    basePackages.addAll(
        Arrays.stream(annoAttrs.getStringArray("value"))
            .filter(StringUtils::hasText)
            .collect(Collectors.toList()));

    basePackages.addAll(
        Arrays.stream(annoAttrs.getStringArray("basePackages"))
            .filter(StringUtils::hasText)
            .collect(Collectors.toList()));

    basePackages.addAll(
        Arrays.stream(annoAttrs.getClassArray("basePackageClasses"))
            .map(ClassUtils::getPackageName)
            .collect(Collectors.toList()));

    scanner.registerFilters();
    scanner.doScan(StringUtils.toStringArray(basePackages));
  }
  }

可以看到MapperScannerRegistrar中主要執行是通過ClassPathMapperScanner來執行的,而且解析了@MapperScan中的屬性,看看是否要過濾那些Bean之類的。

有了MapperScannerRegistrar,那它什麼時候執行的呢?通過一張圖我給大家講下:

可以看到就是在我們之前分析觸發擴充套件操作的時候,在執行ConfigurationClassBeanDefinitionReader#loadBeanDefinitions()是,會檢查到標記了@MapperScan註解的ConfigurationClass,處理這個類的時候,會執行MapperScannerRegistrar。

基於ImportBeanDefinitionRegistrar的擴充套件

Spring容器有很多擴充套件點,剛才看到MyBatis利用了ImportBeanDefinitionRegistrar進行擴充套件,還有很多技術都是用這種方式進行一些擴充套件。

比如Qconfig 、Sedis 、QSchedule 等

Qconfig QConfigAutoConfiguration

@Configuration
@Import(QConfigAutoConfiguration.Register.class)
@Internal
public class QConfigAutoConfiguration {

}

Sedis DbaccessAutoConfiguration

@Configuration
@Import(DbaccessAutoConfiguration.Register.class)
public class DbaccessAutoConfiguration {
}

QSchedule QScheduleAutoConfiguration

@Configuration
@Import(QScheduleAutoConfiguration.Register.class)
public class QScheduleAutoConfiguration {
}

我們以Qconfig 舉例,通過ImportBeanDefinitionRegistrar可以進行什麼樣的擴充套件呢?如下所示:

@Configuration
@Import(QConfigAutoConfiguration.Register.class)
public class QConfigAutoConfiguration {
    
    class Register implements ImportBeanDefinitionRegistrar{
        public Register() {
            //讀取本地配置
          
            //從配置中心獲取配置
         
        }

        //新增關鍵的beanDefinition
        @Override
        public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata annotationMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
           
        }
        
   }
}

其實無論如何,你要透過現象看到本質,擴充套件操作最終,本質都是為了給容器補充一些BeanDefinition、一些Bean,為Bean設定一些屬性。

而這些Bean實現什麼功能,都可以,可以mq相關,配置相關,資料訪問相關都可以,這就是Spring容器幫我們建立物件,物件的維護又不失去靈活性,這一點是非常好的。當然前提是你得熟練掌握Spring容器。

基於BeanFactoryPostProcessor的擴充套件

我們現在一直在整個run方法的流程中分析invokeBeanFactoryPostProcessors它的核心邏輯,前面通過invokeBeanFactoryPostProcessors中的if-else邏輯執行了很多擴充套件邏輯。

而invokeBeanFactoryPostProcessors除了if-else中的邏輯執行,其實還有外層的3個for迴圈需要執行。

上一節我們分析過for迴圈是在執行BeanFactoryPostProcessor的一個擴充套件操作。可以是之前我們已經將SpringBoot內部的BeanFactoryPostProcessor按照順序執行過了。後面要執行的這些BeanFactoryPostProcessor哪裡來的呢?

其實很簡單,我們執行if-else的邏輯後,觸發了很多自動裝配配置和第三方的擴充套件操作,補充了一大堆BeanDefinition,這些BeanDefinition如果有新的BeanFactoryPostProcessor,就需要進行再次觸發下BeanFactoryPostProcessor的擴充套件操作了。

至於觸發第三方技術定義的這些BeanFactoryPostProcessor,可以做什麼,其實就很多了。比如新增、修改BeanDefinition,解析自己第三方的配置檔案等等。

這裡我就不具體舉例了,簡單概況了下它執行的邏輯,整體如下圖所示:

小結

到這裡,我們就分析完了SpringBoot非常核心的功能,通過分析invokeBeanFactoryPostProcessors的擴充套件點的執行,分析了SpringBoot自動裝配配置的原理。

其實這裡最關鍵的不是SpringBoot自動裝配的原理,最關鍵的主要是兩點:

第一點:自動裝配的關鍵其實是基於擴充套件點介面BeanFactoryPostProcessor的觸發設計,根於Resource到BeanDefinition的抽象設計。其他的不過是繫結到了某個類或者方法的執行流程中而已,或者基於約定查找了固定名稱的配置檔案而已。

第二點:一個好的框架,是不斷完善的,在一些核心的操作中,如果想要靈活,仍可以做額外的擴充套件設計。ConfigurationClass解析就是很好的例子,通過ImportBeanDefinitionRegistrar等擴充套件設計,靈活的開放出來,方便讓第三方技術對Bean配置的做補充等。

最後留一個小的思考:SpringMVC常用的核心元件的BeanDefinition是什麼時候載入的呢?如果理解了今天的內容,相信你肯定能回答上來。

答上來的話,其實你也就懂了SpringMVC如何和SpringBoot整合的了。

好,我們下節再見!

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