SpringBoot自动装配原理分析

一、SPI源码分析

为什么要讲SPI呢？因为在SpringBoot的自动装配中其实有使用到SPI机制，所以掌握了这部分对于SpringBoot的学习还是很有帮助的。

SPI，全称为Service Provider Interface，是一种服务发现机制。它通过在ClassPath路径下的META-INF/services文件夹查找文件，自动加载文件里所定义的类。这一机制为很多框架扩展提供了可能，比如在Dubbo、JDBC中都使用到了SPI机制。我们先通过一个很简单的例子来看下它是怎么用的。

源码分析

关键组件解析

1. ​ServiceLoader.load()方法:

   java
   复制
   public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
       ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
       return ServiceLoader.load(service, cl);
   }

   • 核心方法，负责加载指定接口的所有实现
   • 默认使用当前线程的上下文类加载器
   • 内部维护了一个缓存机制，避免重复加载

2. ​providers.iterator()​ :

   返回一个迭代器，该迭代器封装了底层的服务提供者发现和实例化逻辑。

3. ​内部工作机制:

   • ServiceLoader在类路径下查找META-INF/services/[全限定接口名]文件
   • 解析该文件中列出的实现类全限定名
   • 使用无参构造函数实例化这些实现类
   • 按顺序返回这些实例

工作流程

1. JVM加载主类并执行main方法
2. 调用ServiceLoader.load(BaseData.class)开始服务发现过程
3. ServiceLoader在类路径中搜索META-INF/services/[BaseData的全限定名]文件
4. 解析文件中列出的所有实现类
5. 实例化每个实现类并通过迭代器提供访问
6. 遍历迭代器，对每个服务提供者调用baseURL()方法

注意事项

• 代码中没有处理baseURL()的返回值
• 缺少异常处理机制
• ServiceLoader的实例化是懒加载的，只有在迭代时才会创建实例
• ServiceLoader使用无参构造函数实例化服务提供者，因此实现类必须有无参构造函数

这种模式是Java中实现可插拔架构的标准方式，允许第三方为应用程序提供功能扩展，而不需要修改核心代码。

自动装配源码分析

在前面的分析中，Spring Framework一直在致力于解决一个问题，就是如何让bean的管理变得更简单，如何让开发者尽可能的少关注一些基础化的bean的配置，从而实现自动装配。所以，所谓的自动装配，实际上就是如何自动将bean装载到ioc容器中来。

实际上在spring 3.x版本中，Enable模块驱动注解的出现，已经有了一定的自动装配的雏形，而真正能够实现这一机制，还是在spring 4.x版本中，conditional条件注解的出现。ok，我们来看一下spring boot的自动装配是怎么回事。

自动装配的演示

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

spring:
  redis:
    host: 127.0.0.1
    port: 6379

@Autowired
private RedisTemplate<String,String> redisTemplate;

按照下面的顺序添加starter，然后添加配置，使用RedisTemplate就可以使用了？那大家想没想过一个问题，为什么RedisTemplate可以被直接注入？它是什么时候加入到ioc容器的呢？这就是自动装配。自动装配可以使得classpath下依赖的包相关的bean，被自动装载到Spring ioc容器中，怎么做到的呢？

ImportBeanDefinitionRegistrar 与 ImportSelector 核心区别

• ​ImportSelector ​

  通过返回类名数组间接导入配置类，Spring 后续会自动处理这些类的加载和 Bean 注册 适用场景：批量导入配置类（如 Spring Boot 自动配置）。

• ​ImportBeanDefinitionRegistrar ​

  直接通过代码向容器注册 Bean 定义，支持动态生成 Bean 属性甚至覆盖现有定义 适用场景：需要精细控制 Bean 定义的场景（如动态数据源注册）。

SpringBoot自动装配机制

启动类注解 @SpringBootApplication

@EnableAutoConfiguration

@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})

Springboot @Enable*注解的工作原理：ImportSelector接口selectImports返回的数组（类的全类名）都会被加载到spring容器中。

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
        return NO_IMPORTS;
    } else {
    //获取所有候选配置类EnableAutoConfiguration
        AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = this.getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);
        return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
    }
}

protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
        return EMPTY_ENTRY;
    } else {
//获取元注解中的属性
        AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);
//使用SpringFactoriesLoader加载ClassPath路径下META-INF\spring.factories中
//key=org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration
        List<String> configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
//去重
        configurations = this.<String>removeDuplicates(configurations);
//应用exclusion属性
        Set<String> exclusions = this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);
        this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
        configurations.removeAll(exclusions);
//过滤，检查候选配置类上的注解@ConditionalOnClass，如果要求的类不存在，则这个候选类会被过滤不被加载
        configurations = this.getConfigurationClassFilter().filter(configurations);
//广播事件
        this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
        return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
    }
}

本质上来说，其实EnableAutoConfiguration会帮助SpringBoot应用把所有符合@Configuration配置都加载到当前SpringBoot创建的IoC容器，而这里面借助了Spring框架提供的一个工具类SpringFactoriesLoader的支持。以及用到了Spring提供的条件注解@Conditional，选择性的针对需要加载的bean进行条件过滤。

假设我们有一个自定义的 Redis Starter，希望 ​仅在项目中存在 RedisTemplate 类时 ​ 自动配置 Redis 客户端。此时可以通过 spring-autoconfigure-metadata.properties 定义条件元数据。

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步骤 1：创建配置类

java
复制
// src/main/java/com/example/RedisAutoConfig.java
@Configuration
@ConditionalOnClass(RedisTemplate.class) // 条件注解
public class RedisAutoConfig {

    @Bean
    public RedisClient redisClient() {
        return new RedisClient("localhost", 6379);
    }
}

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步骤 2：生成条件元数据

编译项目时，spring-boot-autoconfigure-processor 会自动解析 @ConditionalOnClass 注解，并在生成的 spring-autoconfigure-metadata.properties 中添加：

properties
复制
# 自动生成的内容（位于编译后的 JAR 包的 META-INF 目录）
com.example.RedisAutoConfig=org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnClass=org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate

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步骤 3：验证条件过滤

• 情况 1：项目中引入了 Redis 依赖
  类路径存在 RedisTemplate → 配置类生效，RedisClient Bean 被注册。
• 情况 2：未引入 Redis 依赖
  类路径无 RedisTemplate → 配置类被过滤，RedisClient Bean 不存在。

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手动定义元数据（可选）

若需自定义条件（如不依赖注解），可直接在 spring-autoconfigure-metadata.properties 中添加：

properties
复制
com.example.RedisAutoConfig=org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnClass=org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate

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关键点解析

1. ​条件表达式格式 ​
   类名.条件类型=条件值，其中：

   • 条件类型：如 ConditionalOnClass、ConditionalOnProperty。
   • 条件值：具体条件参数（如类名、属性键值对）。

2. ​自动与手动结合​

   • 推荐通过注解自动生成元数据，减少手动维护成本。
   • 手动定义适用于复杂条件或旧代码兼容。

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调试验证

在启动日志中观察以下内容，确认条件是否生效：

log
复制
DEBUG AutoConfigurationMetadataLoader - Loading metadata from [META-INF/spring-autoconfigure-metadata.properties]
DEBUG AutoConfigurationImportFilter - Condition evaluation: com.example.RedisAutoConfig (ConditionalOnClass=RedisTemplate) → true

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总结

通过 spring-autoconfigure-metadata.properties，Spring Boot 实现了 ​按条件动态加载配置类​ 的核心逻辑。开发者只需关注条件本身，无需手动实现复杂的过滤代码。