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什么是SpringBoot?

感谢
秦疆老师(狂神说java)

什么是Spring

Spring是一个开源框架,2003 年兴起的一个轻量级的Java 开发框架,作者:Rod Johnson 。

Spring是为了解决企业级应用开发的复杂性而创建的,简化开发。

Spring是如何简化Java开发的

为了降低Java开发的复杂性,Spring采用了以下4种关键策略:

1、基于POJO的轻量级和最小侵入性编程;

2、通过IOC,依赖注入(DI)和面向接口实现松耦合;

3、基于切面(AOP)和惯例进行声明式编程;

4、通过切面和模版减少样式代码;

什么是SpringBoot

Java企业级应用是->J2EE->spring->springboot的过程。

随着 Spring 不断的发展,涉及的领域越来越多,项目整合开发需要配合各种各样的文件,慢慢变得不那么易用简单,违背了最初的理念,甚至人称配置地狱。Spring Boot 正是在这样的一个背景下被抽象出来的开发框架,目的为了让大家更容易的使用 Spring 、更容易的集成各种常用的中间件、开源软件;

Spring Boot 基于 Spring 开发,Spirng Boot 本身并不提供 Spring 框架的核心特性以及扩展功能,只是用于快速、敏捷地开发新一代基于 Spring 框架的应用程序。也就是说,它并不是用来替代 Spring 的解决方案,而是和 Spring 框架紧密结合用于提升 Spring 开发者体验的工具。Spring Boot 以约定大于配置的核心思想,默认帮我们进行了很多设置,多数 Spring Boot 应用只需要很少的 Spring 配置。同时它集成了大量常用的第三方库配置(例如 Redis、MongoDB、Jpa、RabbitMQ、Quartz 等等),Spring Boot 应用中这些第三方库几乎可以零配置的开箱即用,

简单来说就是SpringBoot其实不是什么新的框架,它默认配置了很多框架的使用方式,就像maven整合了所有的jar包,spring boot整合了所有的框架 。

Spring Boot 出生名门,从一开始就站在一个比较高的起点,又经过这几年的发展,生态足够完善,Spring Boot 已经当之无愧成为 Java 领域最热门的技术。

Spring Boot的主要优点:

  • 为所有Spring开发者更快的入门
  • 开箱即用,提供各种默认配置来简化项目配置
  • 内嵌式容器简化Web项目
  • 没有冗余代码生成和XML配置的要求

使用 Spring Boot 的感觉就是:

微服务

什么是微服务?

微服务是一种架构风格,它要求我们在开发一个应用的时候,这个应用必须构建成一系列小服务的组合;可以通过http的方式进行互通。要说微服务架构,先得说说过去我们的单体应用架构。

单体应用架构

所谓单体应用架构(all in one)是指,我们将一个应用的中的所有应用服务都封装在一个应用中。

无论是ERP、CRM或是其他什么系统,你都把数据库访问,web访问,等等各个功能放到一个war包内。

  • 这样做的好处是,易于开发和测试;也十分方便部署;当需要扩展时,只需要将war复制多份,然后放到多个服务器上,再做个负载均衡就可以了。
  • 单体应用架构的缺点是,哪怕我要修改一个非常小的地方,我都需要停掉整个服务,重新打包、部署这个应用war包。特别是对于一个大型应用,我们不可能吧所有内容都放在一个应用里面,我们如何维护、如何分工合作都是问题。

微服务架构

all in one的架构方式,我们把所有的功能单元放在一个应用里面。然后我们把整个应用部署到服务器上。如果负载能力不行,我们将整个应用进行水平复制,进行扩展,然后在负载均衡。

所谓微服务架构,就是打破之前all in one的架构方式,把每个功能元素独立出来。把独立出来的功能元素的动态组合,需要的功能元素才去拿来组合,需要多一些时可以整合多个功能元素。所以微服务架构是对功能元素进行复制,而没有对整个应用进行复制。

这样做的好处是:

  1. 节省了调用资源。
  2. 每个功能元素的服务都是一个可替换的、可独立升级的软件代码。

Martin Flower 于 2014 年 3 月 25 日写的《Microservices》,详细的阐述了什么是微服务。

如何构建微服务

一个大型系统的微服务架构,就像一个复杂交织的神经网络,每一个神经元就是一个功能元素,它们各自完成自己的功能,然后通过http相互请求调用。比如一个电商系统,查缓存、连数据库、浏览页面、结账、支付等服务都是一个个独立的功能服务,都被微化了,它们作为一个个微服务共同构建了一个庞大的系统。如果修改其中的一个功能,只需要更新升级其中一个功能服务单元即可。

但是这种庞大的系统架构给部署和运维带来很大的难度。于是,spring为我们带来了构建大型分布式微服务的全套、全程产品:

  • 构建一个个功能独立的微服务应用单元,可以使用springboot,可以帮我们快速构建一个应用;
  • 大型分布式网络服务的调用,这部分由spring cloud来完成,实现分布式;
  • 在分布式中间,进行流式数据计算、批处理,我们有spring cloud data flow。
  • spring为我们想清楚了整个从开始构建应用到大型分布式应用全流程方案。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-YJwknyES-1579918340005)(https://blog.kuangstudy.com/usr/uploads/2019/10/1647528912.png)]

HelloWorld

准备工作

我们将学习如何快速的创建一个Spring Boot应用,并且实现一个简单的Http请求处理。通过这个例子对Spring Boot有一个初步的了解,并体验其结构简单、开发快速的特性。

我的环境准备:

  • java version “1.8.0_181”
  • Maven-3.3.9||Gradle-5.2.1
  • SpringBoot 2.x 最新版

开发工具:

  • IDEA

创建基础项目

Spring官方提供了非常方便的工具

Spring Initializr:https://start.spring.io/ 来帮助我们创建Spring Boot应用。

【目标一:使用Spring Initializr页面创建项目

步骤:

  1. 打开 https://start.spring.io/

  2. 填写项目信息

  3. 点击”Generate Project“按钮生成项目;下载此项目

  4. 解压项目包,并用编译器以Maven项目导入,以IntelliJ IDEA为例:

  5. 导入这个Maven项目,一路下一步即可,直到项目导入完毕。如果是第一次使用,可能速度会比较慢,需要耐心等待一切就绪

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0oz61J6j-1579918340007)(https://blog.kuangstudy.com/usr/uploads/2019/10/3059404183.png)]

项目结构分析

通过上面步骤完成了基础项目的创建。就会自动生成以下文件。

  • 程序的主程序类
  • 一个 application.properties 配置文件
  • 一个测试类

生成的DemoApplication和测试包下的DemoApplicationTests类都可以直接运行来启动当前创建的项目,由于目前该项目未配合任何数据访问或Web模块,程序会在加载完Spring之后结束运行。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-IkQIQNHQ-1579918340011)(https://blog.kuangstudy.com/usr/uploads/2019/10/2439611141.png)]

pom.xml 分析

打开pom.xml,看看Spring Boot项目的依赖:


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1<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
3    xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
4    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
5    <parent>
6        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
7        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
8        <version>2.1.9.RELEASE</version>
9        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
10    </parent>
11    <groupId>com.kuang</groupId>
12    <artifactId>springboot-01-helloworld</artifactId>
13    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
14    <name>springboot-01-helloworld</name>
15    <description>springboot-01-helloworld</description>
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17    <properties>
18        <java.version>1.8</java.version>
19    </properties>
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21    <dependencies>
22        <dependency>
23            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
24            <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
25        </dependency>
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27        <dependency>
28            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
29            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
30            <scope>test</scope>
31        </dependency>
32    </dependencies>
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34    <build>
35        <plugins>
36            <plugin>
37                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
38                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
39            </plugin>
40        </plugins>
41    </build>
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43</project>
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如上所示,主要有四个部分:

  • 项目元数据信息:创建时候输入的Project Metadata部分,也就是Maven项目的基本元素,包括:groupId、artifactId、version、name、description等
  • parent:继承spring-boot-starter-parent的依赖管理,控制版本与打包等内容
  • dependencies:项目具体依赖,这里包含了spring-boot-starter-web用于实现HTTP接口(该依赖中包含了Spring MVC),官网对它的描述是:使用Spring MVC构建Web(包括RESTful)应用程序的入门者,使用Tomcat作为默认嵌入式容器。;spring-boot-starter-test用于编写单元测试的依赖包。更多功能模块的使用我们将在后面逐步展开。
  • build:构建配置部分。默认使用了spring-boot-maven-plugin,配合spring-boot-starter-parent就可以把Spring Boot应用打包成JAR来直接运行。

编写HTTP接口

在主程序的同级目录下,新建一个controller包【一定要在同级目录下,否则识别不到】

在包中新建一个Controller类


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1@RestController
2public class HelloController {
3    @RequestMapping("/hello")
4    public String hello() {
5        System.out.println("=====================================");
6        return "Hello World";
7    }
8}
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编写完毕后,从主程序启动项目,浏览器发起请求,看页面返回;

  • 控制台输出了SpringBoot 的 banner
    • 控制条输出了 Tomcat 访问的端口号!
    • 访问 hello 请求,字符串成功返回!

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-8rg96Z6F-1579918340014)(C:\Users\ASUS\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1579917553584.png)]

小结

  • 简单几步,就完成了一个web接口的开发,SpringBoot就是这么简单。所以我们常用它来建立我们的微服务项目!

彩蛋

如何更改启动时显示的字符拼成的字母,SpringBoot呢?

点击这个链接 ,直接输入要生成的字母,系统会自动转换,然后复制下面转换好的字符;

到项目下的 resources 目录下新建一个txt文件就可以,banner.txt


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1////////////////////////////////////////////////////////////////////
2//                          _ooOoo_                               //
3//                         o8888888o                              //
4//                         88" . "88                              //
5//                         (| ^_^ |)                              //
6//                         O\  =  /O                              //
7//                      ____/`---'\____                           //
8//                    .'  \\|     |//  `.                         //
9//                   /  \\|||  :  |||//  \                        //
10//                  /  _||||| -:- |||||-  \                       //
11//                  |   | \\\  -  /// |   |                       //
12//                  | \_|  ''\---/''  |   |                       //
13//                  \  .-\__  `-`  ___/-. /                       //
14//                ___`. .'  /--.--\  `. . ___                     //
15//              ."" '<  `.___\_<|>_/___.'  >'"".                  //
16//            | | :  `- \`.;`\ _ /`;.`/ - ` : | |                 //
17//            \  \ `-.   \_ __\ /__ _/   .-` /  /                 //
18//      ========`-.____`-.___\_____/___.-`____.-'========         //
19//                           `=---='                              //
20//      ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^        //
21//            佛祖保佑       永不宕机     永无BUG                    //
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然后重启试试吧!

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-BgR37JFR-1579918340015)(C:\Users\ASUS\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1579917660890.png)]

使用IDEA快速构建项目

之前,我们在官网上直接快速构建了一个springboot项目,IDEA也可以做到,我们来看下具体步骤:

创建一个新项目

选择spring initalizr , 可以看到默认就是去官网的快速构建工具那里实现

填写项目信息

选择初始化的组件

填写项目路径

等待项目构建成功

我们在SpringBootApplication的同路径下,建一个包 controller ,建立一个类HelloSpringBoot

编写代码


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1//@RestController 的意思就是 Controller 里面的方法都以 json 格式输出
2@RestController
3public class HelloSpringBoot {
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5    @RequestMapping("/hello")
6    public String hello(){
7        return "Hello,SpringBoot!";
8    }
9}
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启动主程序,打开浏览器访问 http://localhost:8080/hello,就可以看到效果了!

本人亲测Maven下载依赖太慢,换为国内镜像源,但是依赖不会自动导入,遂更换为Gradle,更新镜像源简单快捷,下载速度刚刚的,配置任务,导入依赖,效果分分钟!!!

Gradle更换镜像源

在Gradle项目下build.gradle的repositories标签下替换为:


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1repositories {
2    maven{ url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/'}
3    maven{ url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/repositories/jcenter'}
4    mavenCentral()
5    jcenter()
6}
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运行原理探究

pom.xml

我们之前写的HelloSpringBoot,到底是怎么运行的呢,我们来看pom.xml文件

其中它主要是依赖一个父项目


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1<parent>
2   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
3   <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
4   <version>2.1.9.RELEASE</version>
5   <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
6</parent>
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进入父项目


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1<parent>
2  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
3  <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
4  <version>2.1.9.RELEASE</version>
5  <relativePath>../../spring-boot-dependencies</relativePath>
6</parent>
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这里才是真正管理SpringBoot应用里面所有依赖版本的地方,SpringBoot的版本控制中心;

以后我们导入依赖默认是不需要写版本;但是如果导入的包没有在依赖中管理着就需要手动配置版本了;

启动器


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1<dependency>
2    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
3    <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
4</dependency>
5<dependency>
6    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
7    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
8</dependency>
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springboot-boot-starter:就是spring-boot的场景启动器

spring-boot-starter-web 帮我们导入了web模块正常运行所依赖的组件;

SpringBoot将所有的功能场景都抽取出来,做成一个个的starter (启动器),只需要在项目中引入这些starter即可,所有相关的依赖都会导入进来 , 我们要用什么功能就导入什么样的场景启动器即可 ;

主程序


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1//@SpringBootApplication 来标注一个主程序类 , 说明这是一个Spring Boot应用
2@SpringBootApplication
3public class Springboot01HelloworldApplication {
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5   public static void main(String[] args) {
6     //将SpringBoot应用启动起来
7      SpringApplication.run(Springboot01HelloworldApplication.class, args);
8   }
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10}
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但是**一个简单的启动类并不简单!**我们来分析一下这些注解都干了什么

1、@SpringBootApplication

意义:SpringBoot应用标注在某个类上说明这个类是SpringBoot的主配置类 , SpringBoot就应该运行这个类的main方法来启动SpringBoot应用;

进入这个注解:可以看到上面还有很多其他注解!


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1@SpringBootConfiguration
2@EnableAutoConfiguration
3@ComponentScan(
4    excludeFilters = {@Filter(
5    type = FilterType.CUSTOM,
6    classes = {TypeExcludeFilter.class}
7), @Filter(
8    type = FilterType.CUSTOM,
9    classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class}
10)}
11)
12public @interface SpringBootApplication {
13    //.....
14}
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2、@ComponentScan

这个注解在Spring中很重要 , 它对应XML配置中的元素。@ComponentScan的功能就是自动扫描并加载符合条件的组件或者bean , 将这个bean定义加载到IOC容器中 ;

3、@SpringBootConfiguration

意义:SpringBoot的配置类 ;标注在某个类上 , 表示这是一个SpringBoot的配置类;

我们继续进去这个注解查看


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1@Configuration //点进去得到下面的 @Component
2public @interface SpringBootConfiguration {
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4@Component
5public @interface Configuration {
6}
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@Configuration:配置类上来标注这个注解,说明这是一个配置类 ,配置类—即—-配置文件;

我们继续点进去,发现配置类也是容器中的一个组件。@Component 。这就说明,启动类本身也是Spring中的一个组件而已,负责启动应用!

4、@EnableAutoConfiguration

我们回到 SpringBootApplication 注解中继续看。

@EnableAutoConfiguration :开启自动配置功能

以前我们需要自己配置的东西,而现在SpringBoot可以自动帮我们配置 ; @EnableAutoConfiguration告诉SpringBoot开启自动配置功能,这样自动配置才能生效;

我们点击去查看发现注解@AutoConfigurationPackage : 自动配置包


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1@AutoConfigurationPackage //自动配置包
2@Import({AutoConfigurationImportSelector.class}) //导入哪些组件的选择器
3public @interface EnableAutoConfiguration {
4}
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再点进去看到一个 @Import({Registrar.class})


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1@Import({Registrar.class})
2public @interface AutoConfigurationPackage {
3}
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@import :Spring底层注解@import , 给容器中导入一个组件

Registrar.class 将主配置类 【即@SpringBootApplication标注的类】的所在包及包下面所有子包里面的所有组件扫描到Spring容器 ;

退到上一步,继续看:@Import({AutoConfigurationImportSelector.class}) :给容器导入组件 ;

AutoConfigurationImportSelector : 自动配置导入选择器,那么它会导入哪些组件的选择器呢? ;

我们点击去这个类看源码:

这个类中有一个这样的方法


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1// 获得候选的配置
2protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
3    //这里的getSpringFactoriesLoaderFactoryClass()方法
4    //返回的就是我们最开始看的启动自动导入配置文件的注解类;EnableAutoConfiguration
5    List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(this.getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), this.getBeanClassLoader());
6    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.");
7    return configurations;
8}
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这个方法又调用了 SpringFactoriesLoader 类的静态方法!我们进入SpringFactoriesLoader类loadFactoryNames() 方法


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1public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
2    String factoryClassName = factoryClass.getName();
3    //这里它又调用了 loadSpringFactories 方法
4    return (List)loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName, Collections.emptyList());
5}
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我们继续点击查看 loadSpringFactories 方法


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1private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {
2    //获得classLoader , 我们返回可以看到这里得到的就是EnableAutoConfiguration标注的类本身
3    MultiValueMap<String, String> result = (MultiValueMap)cache.get(classLoader);
4    if (result != null) {
5        return result;
6    } else {
7        try {
8            //去获取一个资源 "META-INF/spring.factories"
9            Enumeration<URL> urls = classLoader != null ? classLoader.getResources("META-INF/spring.factories") : ClassLoader.getSystemResources("META-INF/spring.factories");
10            LinkedMultiValueMap result = new LinkedMultiValueMap();
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12            //将读取到的资源遍历,封装成为一个Properties
13            while(urls.hasMoreElements()) {
14                URL url = (URL)urls.nextElement();
15                UrlResource resource = new UrlResource(url);
16                Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
17                Iterator var6 = properties.entrySet().iterator();
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19                while(var6.hasNext()) {
20                    Entry<?, ?> entry = (Entry)var6.next();
21                    String factoryClassName = ((String)entry.getKey()).trim();
22                    String[] var9 = StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String)entry.getValue());
23                    int var10 = var9.length;
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25                    for(int var11 = 0; var11 < var10; ++var11) {
26                        String factoryName = var9[var11];
27                        result.add(factoryClassName, factoryName.trim());
28                    }
29                }
30            }
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32            cache.put(classLoader, result);
33            return result;
34        } catch (IOException var13) {
35            throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [META-INF/spring.factories]", var13);
36        }
37    }
38}
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我们根据源头打开spring.factories的配置文件 , 看到了很多自动配置的文件;这就是自动配置根源所在!

WebMvcAutoConfiguration

我们在上面的自动配置类随便找一个打开看看,比如 : WebMvcAutoConfiguration

可以看到这些一个个的都是JavaConfig配置类,而且都注入了一些Bean,可以找一些自己认识的类,看着熟悉一下!

所以,自动配置真正实现是从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件 ,并将其中对应的 org.springframework.boot.autoconfigure. 包下的配置项,通过反射实例化为对应标注了 @Configuration的JavaConfig形式的IOC容器配置类 , 然后将这些都汇总成为一个实例并加载到IOC容器中。

结论:

  1. SpringBoot在启动的时候从类路径下的META-INF/spring.factories中获取EnableAutoConfiguration指定的值
  2. 将这些值作为自动配置类导入容器 , 自动配置类就生效 , 帮我们进行自动配置工作;
  3. 以前我们需要自己配置的东西 , 自动配置类都帮我们解决了
  4. 整个J2EE的整体解决方案和自动配置都在springboot-autoconfigure的jar包中;
  5. 它将所有需要导入的组件以全类名的方式返回 , 这些组件就会被添加到容器中 ;
  6. 它会给容器中导入非常多的自动配置类 (xxxAutoConfiguration), 就是给容器中导入这个场景需要的所有组件 , 并配置好这些组件 ;
  7. 有了自动配置类 , 免去了我们手动编写配置注入功能组件等的工作;

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