Spring Boot 3.0.x 自动配置文件加载原理

我们知道 Spring Boot 开启自动配置使用的是 @EnableAutoConfiguration 注解，一般使用组合了它的 @SpringBootApplication 主注解即可。那么 Spring Boot 是如何加载包含了各种需要自动配置的类的配置文件的呢？本文我们基于 Spring Boot 3.0.6 一起看看 Spring Boot 自动配置文件加载的原理。

@EnableAutoConfiguration 注解的源码如下：

/**
 * 启用Spring应用程序上下文的自动配置，尝试猜测和配置您可能需要的bean。
 */
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited // 允许子类继承
@AutoConfigurationPackage // 注解会将主配置类（@SpringBootApplication标注的类）的所在包及下面所有子包里面的所有组件扫描到Spring容器
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class) // 导入组件，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
public @interface EnableAutoConfiguration {

	/**
	 * 环境属性，可以用来覆盖自动配置是否启用。
	 */
	String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

	/**
	 * 用于排除某些自动配置类，被排出的自动配置类不会被加载到容器中。
	 */
	Class<?>[] exclude() default {};

	/**
	 * 根据类名排除自动配置类，被排除的自动配置类不会被加载到容器中。
	 */
	String[] excludeName() default {};
}

上面最关键的两个注解是：

@AutoConfigurationPackage：用于自动配置启用时扫描指定类所在的包及其子包中的所有类。该注解通常用于在应用程序入口类上使用，以便自动配置能够自动扫描应用程序所需的包。具体来说，该注解会将指定类所在的包及其子包中的所有类的所在包路径作为自动配置的 basePackage，然后将其注册到 Spring 的 BeanFactory 中，以便自动配置能够扫描这些包中的所有类。
@Import：导入配置类，这里导入的就是其中的 ImportSelector 接口实现。

自动配置 @Import 注解导入的是 AutoConfigurationlmportSelector.class 类，这也是这个注解的关键所在，它实现了 ImportSelector 接口。Spring Boot 中的 ImportSelector 接口是一个用于动态导入配置类的接口，它可以根据条件动态地选择需要导入的配置类。

在 Spring Boot 中，我们可以使用 @Import 注解来导入配置类，但是如果需要根据条件来动态选择导入哪些配置类，就需要使用 ImportSelector 接口。

ImportSelector 接口源码如下：

public interface ImportSelector {
    String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata);

    @Nullable
    default Predicate<String> getExclusionFilter() {
        return null;
    }
}

该接口包含了两个方法：

selectImports：

该方法是 ImportSelector 接口的的核心方法，用于从传入的 AnnotationMetadata 中选择要导入的配置类。在该方法中，可以根据 AnnotationMetadata importingClassMetadata 中的注解信息来决定需要导入哪些配置类。返回一个 String 数组，其中包含要导入的配置类的全限定类名。
getExclusionFilter：

该方法用于提供一个谓词函数，用于过滤掉一些不需要导入的配置类。该函数接受一个字符串参数（即要导入的配置类的全限定类名），并返回一个布尔值，指示该配置类是否需要被排除。如果不需要进行任何过滤，可以返回 null 或一个恒返回 false 的谓词函数。

然后我们回到 AutoConfigurationlmportSelector 类，它的作用是根据类路径下的 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件中定义的自动配置类来动态导入配置类。

AutoConfigurationlmportSelector 类实现的 ImportSelector 接口的两个方法源码如下：

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    // 检查是否启用自动配置
    if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
        // 如果未启用，则返回空数组
        return NO_IMPORTS;
    } else {
        // 获取自动配置条目
        AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = this.getAutoConfigurationEntry(annotationMetadata);
        // 返回自动配置条目中的配置类的字符串数组
        return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
    }
}

public Predicate<String> getExclusionFilter() {
    // 返回一个谓词函数，用于过滤应该排除的自动配置类
    return this::shouldExclude;
}

进入 getAutoConfigurationEntry 方法，该方法用于用于获取自动配置条目，方法源码如下：

protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    // 检查是否启用自动配置
    if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
        // 如果未启用，则返回空的自动配置条目
        return EMPTY_ENTRY;
    } else {
        // 获取所有候选的自动配置类
        AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);
        List<String> configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
        // 去除重复的自动配置类
        configurations = this.removeDuplicates(configurations);
        // 获取需要排除的自动配置类
        Set<String> exclusions = this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);
        // 检查需要排除的自动配置类是否存在于候选的自动配置类中
        this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
        // 从候选的自动配置类中去除需要排除的自动配置类
        configurations.removeAll(exclusions);
        // 应用配置类过滤器，过滤无效的自动配置类
        configurations = this.getConfigurationClassFilter().filter(configurations);
        // 触发自动配置导入事件
        this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
        // 构造自动配置条目并返回
        return new AutoConfigurationEntry(configurations, exclusions);
    }
}

我们将关注点聚集在 getCandidateConfigurations 方法，该方法用于获取候选的自动配置类。方法源码如下：

protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
    // 从 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件中加载所有自动配置类
    List<String> configurations = ImportCandidates.load(AutoConfiguration.class, this.getBeanClassLoader()).getCandidates();
    // 检查自动配置类列表是否为空
    Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports. If you are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
    // 返回自动配置类列表
    return configurations;
}

其中，ImportCandidates.load 方法是从指定的位置加载所有实现了指定接口的类，并返回一个 ImportCandidate 实例，用于访问加载的类。在这里，该方法用于加载所有实现了 AutoConfiguration 接口的类。this.getBeanClassLoader() 用于获取当前线程的上下文类加载器，用于加载类。如果自动配置类列表为空，则会抛出一个 IllegalStateException 异常，提示用户检查自动配置文件是否正确。

上面提到的 ImportCandidates 类是一个辅助类，用于加载所有实现了指定接口的候选类。它有一个 load 方法，用于加载所有实现了指定接口的类，并返回一个 ImportCandidates 实例。

方法源码如下：

public static ImportCandidates load(Class<?> annotation, ClassLoader classLoader) {
    // 检查注解类是否为空
    Assert.notNull(annotation, "'annotation' must not be null");
    // 获取要使用的类加载器
    ClassLoader classLoaderToUse = decideClassloader(classLoader);
    // 获取要加载的自动配置类列表所在的位置
    String location = String.format("META-INF/spring/%s.imports", annotation.getName());
    // 在类路径中查找指定位置的资源
    Enumeration<URL> urls = findUrlsInClasspath(classLoaderToUse, location);
    // 保存所有候选类的列表
    List<String> importCandidates = new ArrayList();
    // 遍历所有找到的资源
    while (urls.hasMoreElements()) {
        URL url = urls.nextElement();
        // 读取资源中的所有候选类，并添加到列表中
        importCandidates.addAll(readCandidateConfigurations(url));
    }
    // 返回一个包含所有候选类的 ImportCandidates 实例
    return new ImportCandidates(importCandidates);
}

从源码中我们可以看到，Spring Boot 3.0.x 的自动配置逻辑是加载 META-INF/spring/%s.imports 配置文件中的自动配置，这个 %s 是占位符，指 @AutoConfiguration 注解的类的全路径名称，如下图所示：

该配置文件内容如下：

org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration
org.springframework.boot.autoconfigure.aop.AopAutoConfiguration
org.springframework.boot.autoconfigure.amqp.RabbitAutoConfiguration
org.springframework.boot.autoconfigure.batch.BatchAutoConfiguration
org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CacheAutoConfiguration
org.springframework.boot.autoconfigure.cassandra.CassandraAutoConfiguration
...... Spring Boot 3.0.6 共注册了142个自动配置类

可以看到，编写格式确实简单了，一些应用级别的自动配置类已经全移到这个新配置文件中了。而老的自动配置文件 (spring.factories) 还保留了一些系统级别的组件，如各种初始化器、监听器等，这些初始化器和监听器都会在 Spring Boot 启动时完成自动配置。