SpringBoot超詳細深入講解底層原理

更新時間：2022年07月19日 16:37:35 作者：惡魔的復活

我們知道springboot內(nèi)部是通過spring框架內(nèi)嵌Tomcat實現(xiàn)的，當然也可以內(nèi)嵌jetty，undertow等等web框架；另外springboot還有一個特別重要的功能就是自動裝配，這又是如何實現(xiàn)的呢

手寫springboot

在日常開發(fā)中只需要引入下面的依賴就可以開發(fā)Servlet進行訪問了。

<dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

那這是怎么做到的呢？今天就來一探究竟

首先新建一個maven項目rick-spring-boot，并創(chuàng)建兩個子項目分別是spring-boot和user，其中spring-boot項目就是模擬手寫一個簡單springboot，user就是用來測試手寫的spring-boot的。

user項目-測試工程

user項目包含pom.xml、UserController和UserService

<dependencies>
    <dependency>
      <groupId>com.rick.spring.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot</artifactId>
      <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </dependency>
  </dependencies>

@RestController
public class UserController {
    @Autowired
    private UserService userService;
    @GetMapping("/user")
    public String getUser() {
        return userService.getUser();
    }
}
@Service
public class UserService {
    public String getUser() {
        return "rick";
    }
}

以及user項目的啟動類RickApplication，而RickSpringApplication.run()是需要手寫的啟動類以及@RickSpringBootApplication注解，都是需要在spring-boot項目實現(xiàn)。

import com.rick.spring.boot.RickSpringApplication;
import com.rick.spring.boot.RickSpringBootApplication;
@RickSpringBootApplication
public class RickApplication {
    public static void main(String[] args) {
        RickSpringApplication.run(RickApplication.class);
    }
}

Springboot項目

首先來看RickSpringApplication.run(RickApplication.class)方法需要做的事情：

（1）創(chuàng)建spring容器，并將傳入的class注冊到spring容器中

（2）啟動web服務(wù)，如tomcat，用來處理請求，并通過DispatchServlet將請求分發(fā)到Servlet進行處理。

public class RickSpringApplication {
    public static void run(Class clz) {
        AnnotationConfigWebApplicationContext context = new AnnotationConfigWebApplicationContext();
        context.register(clz);
        context.refresh();
        start(context);
    }
    public static void start(WebApplicationContext applicationContext) {
        System.out.println("start tomcat");
        Tomcat tomcat = new Tomcat();
        Server server = tomcat.getServer();
        Service service = server.findService("Tomcat");
        Connector connector = new Connector();
        connector.setPort(8081);
        Engine engine = new StandardEngine();
        engine.setDefaultHost("localhost");
        Host host = new StandardHost();
        host.setName("localhost");
        String contextPath = "";
        Context context = new StandardContext();
        context.setPath(contextPath);
        context.addLifecycleListener(new Tomcat.FixContextListener());
        host.addChild(context);
        engine.addChild(host);
        service.setContainer(engine);
        service.addConnector(connector);
        tomcat.addServlet(contextPath, "dispatcher", new DispatcherServlet(applicationContext));
        context.addServletMappingDecoded("/*", "dispatcher");
        try {
            tomcat.start();
        } catch (LifecycleException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

RickApplication是被@RickSpringBootApplication注解修飾的，從如下代碼可以看出RickApplication是配置類，在被注冊到spring容器后，spring就會解析這個類。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Configuration
@ComponentScan
public @interface RickSpringBootApplication {
}

啟動user項目RickApplication的main方法，

訪問UserController

至此一個簡單的spring-boot項目就整合完成了。

自動配置

實現(xiàn)tomcat和jetty的切換

在使用springboot時，如果我們不想使用tomcat作為請求處理服務(wù)，而是jetty或者其他的web服務(wù)，通常只需要將相關(guān)的tomcat依賴進行排除，然后引入jetty的依賴就可以了，這就是springboot的自動裝配的機制。接下來看看是如何實現(xiàn)的

定義一個WebServer接口和兩個實現(xiàn)類（tomcat和jetty），并寫好啟動tomcat和jetty服務(wù)的代碼

public interface WebServer {
    void start();
}
public class JettyServer implements WebServer{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("start jetty");
    }
}

public class TomcatServer implements WebServer, ApplicationContextAware {
    private WebApplicationContext applicationContext;
    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = (WebApplicationContext) applicationContext;
    }
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("start tomcat");
        ...
        tomcat.addServlet(contextPath, "dispatcher", new DispatcherServlet(applicationContext));
        context.addServletMappingDecoded("/*", "dispatcher");
        try {
            tomcat.start();
        } catch (LifecycleException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

定義AutoConfiguration接口，用來標識需要自動裝配的類。再定義一個WebServerAutoConfiguration類，它被表示為spring的一個配置類，最終我們需要導入這個類由spring來解析它，隨后spring會解析@Bean注解的方法來加載Bean。注意這里下面兩個方法還定義了@RickConditionalOnClass注解來決定是否需要解析這個bean，如果滿足條件則進行解析，即應(yīng)用內(nèi)存在Tomcat或者Server的Class，會解析對應(yīng)方法的Bean，

public interface AutoConfiguration {
}
@Configuration
public class WebServerAutoConfiguration implements AutoConfiguration {
    @Bean
    @RickConditionalOnClass("org.apache.catalina.startup.Tomcat")
    public TomcatServer tomcatServer() {
        return new TomcatServer();
    }
    @Bean
    @RickConditionalOnClass("org.eclipse.jetty.server.Server")
    public JettyServer jettyWebServer() {
        return new JettyServer();
    }
}

來看@RickConditionalOnClass注解：當spring解析被@RickConditionalOnClass注解的方法時，spring就知道它被@Conditional修飾，并會在解析時執(zhí)行RickOnClassConditional的match()方法，來判斷是否滿足加載bean的條件。match()會嘗試加載傳入的類路徑名，如果應(yīng)用內(nèi)引入相關(guān)的jar則會加載成功返回true，反之，返回false。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
@Conditional(RickOnClassConditional.class)
public @interface RickConditionalOnClass {
    String value();
}
public class RickOnClassConditional implements Condition {
    @Override
    public boolean matches(ConditionContext context, AnnotatedTypeMetadata metadata) {
        Map<String, Object> annotation = metadata.getAnnotationAttributes(RickConditionalOnClass.class.getName());
        try {
            context.getClassLoader().loadClass((String) annotation.get("value"));
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            return false;
        }
        return true;
    }
}

引入WebServerAutoConfiguration，最簡單粗暴的方式就是通過@Import(WebServerAutoConfiguration.class)導入該類。但是spring-boot不可能這么做，成千上百的自動配置寫在代碼里肯定不好。spring通過SPI機制，在resources目錄下創(chuàng)建如下目錄和文件

定義一個類實現(xiàn)DeferredImportSelector接口，并實現(xiàn)selectImports()，通過JDK的ServiceLoader加載以上文件中的類。通過@Import(WebServerImportSelector.class)注解導入該類spring在解析配置類的時候就會執(zhí)行selectImports()，從而將WebServerAutoConfiguration導入到spring容器中，spring就會解析這個配置類。

public class WebServerImportSelector implements DeferredImportSelector {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata metadata) {
        ServiceLoader<AutoConfiguration> load = ServiceLoader.load(AutoConfiguration.class);
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (AutoConfiguration loader : load) {
            list.add(loader.getClass().getName());
        }
        return list.toArray(new String[list.size()]);
    }
}

至此，springboot就做到了只需要修改user工程的maven依賴就能切換tomcat和jetty服務(wù)了

<dependency>
      <groupId>com.rick.spring.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot</artifactId>
      <version>1.0-SNAPSHOT</version>
      <exclusions>
        <exclusion>
          <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
          <artifactId>tomcat-embed-core</artifactId>
        </exclusion>
      </exclusions>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.eclipse.jetty</groupId>
      <artifactId>jetty-server</artifactId>
      <version>9.4.43.v20210629</version>
    </dependency>

重啟user項目