今日份学习之 Spring Boot 自动配置实现原理

通过前面章节的学习，我们掌握了使用Spring Boot框架进行实际应用开发的方法。在使用Spring Boot 的过程中，我们时常会为一些看似简单，但实际上蕴藏了强大功能的实现而惊呼，下面就让我们来揭开它的神秘面纱，做到知其然，进而知其所以然。在认识Spring Boot 的实现原理之后，我们在使用某些功能时，就能够做到心中有数，从而更好地使用它。

1 Spring Boot主程序的功能

代码清单10-1是Spring Boot应用的一个典型主程序，它看起来非常简单，使用了一个同样看起来非常简单的注解@SpringBootApplication，并用一个非常普通的main方法运行SpringApplication的 run方法。这个简单的主程序将会加载一个应用所需的所有资源和配置，最后启动一个应用实例。

代码清单10-1Spring Boot应用主程序

1.1SpringApplication的run方法

Spring Boot的主程序有什么神奇的地方呢?可以从 SpringApplication的run方法说起，这是应用主程序开始运行的方法，它的源代码如代码清单10-2所示。这个方法让我们能够看清楚Spring Boot的一切秘密所在，它首先开启一个SpringApplicationRun-Listeners监听器，然后创建一个应用上下文ConfigurableApplicationContext，通过这个上下文加载应用所需的类和各种环境配置等，最后启动一个应用实例。

代码清单10-2SpringApplication中run的源代码

如果你使用过Spring框架，就会更加清楚这种加载应用的实现机制。在Spring 中,

加载一个应用，主要是通过一些复杂的配置来实现的。这样看来，Spring Boot 只不过是把这些本来由程序员做的工作，事先帮我们实现罢了。

1.2创建应用上下文

一个应用能够正常运行起来，需要一些环境变量、各种资源和一些相关配置等，从创建应用上下文ConfigurableApplicationContext的源代码中，我们可以看到这种实现机制，如代码清单10-3所示。其中，this.load (context, sources.toArray (new Object[sources.size(]))将调用BeanDefinitionLoader来加载应用定义的和需要的类及各种资源。

代码清单10-3创建应用上下文——createAndRefreshContext的源代码

1.3自动加载

在BeanDefinitionLoader 中，有一个load (Class<?> source)方法用来加载类定义，如代码清单10-4所示。这里的source就是代码清单10-1中定义的Application.class。在程序中通过isComponent检查是否存在注解，如果有注解，则调用注解相关的类定义。这样注解@SpringBootApplication将被调用，它不但会导入一系列自动配置的类，还会加载应用中一些自定义的类。

代码清单10-4BeanDefinitionLoader 中 load(Class<?>source)源代码

从以上分析可知，一个简单的Spring Boot主程序，通过运行一个run方法，就将引发一系列复杂的内部调用和加载过程，从而初始化一个应用所需的配置、环境、资源及各种类定义等。特别是导入了一系列自动配置类，实现了强大的自动配置功能，这是Spring Boot框架最引人注目的地方。

2.Spring Boot自动配置原理

所有的自动配置都是从注解@SpringBootApplication引人的，我们来看看它的源代码，就一切都明白了。如代码清单10-5所示，注解@SpringBootApplication其实又包含了三个非常重要的注解，即@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan，其中注解@EnableAutoConfiguration就是启用自动配置的，并将导入一些自动配置的类定义，注解@ComponentScan将扫描和加载应用中的一些自定义的类。

代码清单10-5SpringBootApplication源代码

2.1自动配置的即插即用原理

EnableAutoConfiguration最终会导入一个自动配置的类列表，如代码清单10-6所示。列表中的自动配置类很多，这些配置类中大都将被导入，并处于备用状态中，这如同电器中准备了一些插槽一样，即实现了即插即用的原理。这样，当项目中引入了相关的包时，相关的功能将被启用。例如在项目的Maven管理中配置了Redis 的引用，那么Redis的功能将被启用，这时启动应用，程序将尝试读取有关Redis的配置信息。

代码清单10-6自动配置类部分列表

2.2自动配置的约定优先原理

在自动配置中加载一个类的配置时，首先读取项目中的配置，只有项目中没有相关配置才启用配置的默认值，这就是自动配置的约定优先原理。代码清单10-7是Thymeleaf配置类的源代码，如果在项目的配置文件中没有配置spring.thymeleaf的相关参数，就使用Thymeleaf 的默认配置，默认配置将使用templates作为HTML文件的存放路径。在前面章节使用Thymeleaf的实例中，就是使用了这个默认配置。

代码清单10-7Thymeleaf 配置源代码

3.提升应用的性能

Spring Boot 的自动配置在给我们提供很大便利的同时，难免会有一些副作用，即增加了应用启动的时间、一些内存和CPU的消耗等。如果应用对性能要求很高，就可以根据自动配置的原理，使用一些技巧进行优化。

3.1更改加载配置的方式

如果能清楚一个应用需要哪些配置，就能够更改加载配置的方式，即不使用自动配置，而是改为指定加载一些应用所需的配置。

为了弄清楚一个应用需要加载哪些配置，可以使用Maven调试的方式来启动一个应用，然后从控制台的输出日志中，确定哪些是这个应用需要加载的配置类。下面使用第1章中简单的实例项目来说明这种操作。

首先，在IDEA的Edit Configuration中增加一个Maven配置，工作路径选择项目根目录，在命令行中输入: spring-boot:run -Ddebug，并把配置保存为debug，如图10-1所示。

以 Debug方式运行debug配置，启动应用，然后在控制台中找出Positive matches的类，如代码清单10-8所示。Positive matches就是这个应用所需加载的一些配置类。

代码清单10-8加载自动配置的Positive matches类列表

通过整理后，得出这个应用需要加载的配置类列表，如代码清单10-9所示。

代码清单10-9整理后的Positive matches类列表

根据这个配置类加载列表，就可以在主程序中使用注解@Configuration来代替注解@SpringBootApplication，并用注解@Import 指定需要加载的配置类，经过更改后的应用主程序如代码清单10-10所示。

代码清单10-10主程序中指定加载的配置类

3.2将Tomcat换成Jetty

另外，为了提高应用的性能，还可以更改默认使用的Tomcat插件，换成更加小巧的Jetty插件。例如，代码清单10-11是在工程的Maven配置中排除引用默认的Tomcat，转而引用Jetty的依赖。

代码清单10-11使用Jetty的 Maven配置

4.性能对照测试

通过上面一些改造之后，可以对照测试一下，看看效果如何。打开IDEA的 EditConfiguration对话框，增加一个Application配置，工作目录选择工程根目录，并选择工程主程序，然后在VM options 中输入如下配置参数:

-Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management .jmxremote.port="9004"-Dcom.sun. management .jmxremote.authenticate="false"

-Dcom . sun . management . jmxremote.ssl= "false"

这样配置的目的，是让我们可以使用JConsole来观察应用运行的各项性能指标。配置完成后的效果如图10-2所示。

对比改造前后的两种情况，改造后应用的启动时间有所加快。改造前启动应用的时间如下所示:

started Application in 3.171 seconds (JVM running for 4.941)

改造后启动应用的时间如下:

started Application in 2.957 seconds (JVM running for 5.869)

应用启动后,使用JConsole新建一个连接,可以观察应用运行的各项性能指标。根据上面配置的参数，可以在远程进程中输入 localhost:9004,然后单击“连接”按钮，如图10-3所示。

改造前后的两种运行情况对照如图10-4所示。图中各项指标处于0的位置是中间停止时的状态，从图中可以看出，改造后内存的使用量明显减少了，CPU的占用也有所改善，加载的类减少了一点，并不是很明显。从总体上来说，性能是有所改善了。

5.小结

本章分析了Spring Boot应用主程序的内部实现的一些源代码，及其功能强大的自动配置的实现原理，使我们认识了神奇的Spring Boot 的内部实现机制，在看似简单的调用中，其实包含着复杂的内部实现。这就不难理解，为什么使用Spring Boot可以那么简单，这是因为它把一些复杂的实现，都事先帮我们做好了。

基于对Spring Boot 的深入了解，特别是认识自动配置的实现原理之后，就可以改造一个应用加载配置的方式，从而达到提高性能的目的。虽然这种改造的作用并不是特别明显，但是不管怎样，至少能帮助我们加深对Spring Boot的理解。

通过前面章节的应用实例，我们也知道，在 Spring Boot中使用数据库也是非常简单的，那么Spring Boot在使用数据库方面，其内部实现又是怎样一个引人入胜的工程呢?下一章将分析Spring Boot在使用数据库方面的一些实现原理，看看它又有什么神奇之处。

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