前言

本文主要讲解@SpringBootApplication注解使用和原理。
源码基于spring-boot-2.2.13.RELEASE进行讲解

主要是弄懂以下几个问题：
1.@SpringBootApplication注解主要做了什么事？
2.为什么能实现自动加载
3.SpringBoot怎么知道哪些java类应该当作Bean被注入到IOC容器中？
4.springboot默认扫描启动类同包及子包下面的组件，原理是什么？

如图：为什么springboot能自动注入service, controller等注解到IOC容器中

主启动类的配置

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceAutoConfiguration;
import org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext;
import org.springframework.stereotype.Component;

//@SpringBootApplication 来标注一个主程序类
//说明这是一个Spring Boot应用
@SpringBootApplication
public class SpringbootApplication {
   public static void main(String[] args) {
     //以为是启动了一个方法，实际是启动了一个服务
      SpringApplication.run(SpringbootApplication.class, args);
   }
}

@SpringBootApplication
@SpringBootApplication内部的组成结构，如下图:

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = { @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
		@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
    ..........
}

@SpringBootApplication注解是Spring Boot的核心注解，它其实是一个组合注解主要是由@SpringBootConfiguration、@EnableAutoConfiguration、@ComponentScan三个注解合并而成。

@SpringBootConfiguration:
内部结构是@Configuration注解，标明当前类是一个配置类，项目启动时该类会被加载到spring容器中

@EnableAutoConfiguration
开启自动配置功能，实现自动装配的核心注解，内部包含两个注解：@AutoConfigurationPackage + @Import(AutoConfigurationImportSelector.class)。
@AutoConfigurationPackage:将主程序类所在包及所有子包下的组件到扫描到spring容器中。这里的组件主要是@Enitity、@Mapper等第三方依赖的注解
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)：在该类中加载 META-INF/spring.factories 的配置信息。然后筛选出以 EnableAutoConfiguration 为 key 的数据，加载到 IOC 容器中，实现自动配置功能！

@ComponentScan
默认扫描@ComponentScan注解所在包及子包中标注了@Component注解的类以及衍生注解标注的类(如 @Repository or @Service or @Controller等等)

@SpringBootConfiguration注解

点进@SpringBootConfiguration内部，看其内部结构:

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
// 相当于@SpringBootConfiguration就是@Configuration
public @interface SpringBootConfiguration {
}

@Configuration是Spring的一个注解，标明该类为配置类，其修饰的类会加入Spring容器。这就说明SpringBoot的启动类会加入Spring容器。

验证启动类是否被注入到spring容器中

@SpringBootApplication
public class Demo3Application {

    public static void main(String[] args) {
        ConfigurableApplicationContext run = SpringApplication.run(Demo3Application.class, args);
        Demo3Application application = run.getBean("demo3Application",Demo3Application.class);
        System.out.println(application);
        System.out.println("spring容器中是否包含启动类："+run.containsBean("demo3Application"));
    }

}

可以看到以下执行结果中，确实将启动类加载到spring容器中了

@ComponentScan 注解

用于定义 Spring 的扫描路径，等价于在 xml 文件中配置 context:component-scan，假如不配置扫描路径，那么 Spring 就会默认扫描当前类所在的包及其子包中的所有标注了 @Component，@Service，@Controller 等注解的类。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
@Repeatable(ComponentScans.class)//可重复注解
public @interface ComponentScan {

   @AliasFor("basePackages")
   String[] value() default {};//基础包名，等同于basePackages

   @AliasFor("value")
   String[] basePackages() default {};//要扫描的路径,如果为空,解析的时候会解析被@ComponentScan标注类的包路径

   Class<?>[] basePackageClasses() default {};//扫描的类，会扫描该类所在包及其子包的组件。与basePackages互斥

   Class<? extends BeanNameGenerator> nameGenerator() default BeanNameGenerator.class;//注册为BeanName生成策略 默认BeanNameGenerator，用于给扫描到的Bean生成BeanName,在解析注册BeanDefinition的时候用到

   Class<? extends ScopeMetadataResolver> scopeResolver() default AnnotationScopeMetadataResolver.class;//用于解析bean的scope的属性的解析器，默认是AnnotationScopeMetadataResolver，类定义上的@Scope注解解析器,如果没有该注解默认单例

   ScopedProxyMode scopedProxy() default ScopedProxyMode.DEFAULT;//scoped-proxy 用来配置代理方式 // no(默认值)：如果有接口就使用JDK代理，如果没有接口就使用CGLib代理 interfaces: 接口代理（JDK代理） targetClass：类代理（CGLib代理）

   String resourcePattern() default ClassPathScanningCandidateComponentProvider.DEFAULT_RESOURCE_PATTERN;//配置要扫描的资源的正则表达式的，默认是"**/*.class"，即配置类包下的所有class文件。
  
   boolean useDefaultFilters() default true;//useDefaultFilters默认是true，扫描@Component标注的类以及衍生注解标注的类(如@Component or @Repository or @Service or @Controller等等),如果为false则不扫描,需要自己指定includeFilters

   Filter[] includeFilters() default {};//自定义包含过滤器,如果@Component扫描不到或者不能满足,则可以使用自定义扫描过滤器

   Filter[] excludeFilters() default {};//自定义排除过滤器,和includeFilters作用相反

   boolean lazyInit() default false;//是否是懒加载

   @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
   @Target({})
   @interface Filter {//过滤器注解

      FilterType type() default FilterType.ANNOTATION;//过滤判断类型

      @AliasFor("classes")
      Class<?>[] value() default {};//要过滤的类，等同于classes

      @AliasFor("value")
      Class<?>[] classes() default {};//要过滤的类，等同于value

      String[] pattern() default {};// 正则化匹配过滤

   }

}

@ComponentScan 注解解析与路径扫描

@ComponentScan注解的解析依旧在SpringApplication调用AbstractApplicationContext#refresh的时候触发调用ConfigurationClassPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry,然后通过ConfigurationClassParser#parse解析,委托给doProcessConfigurationClass方法处理:
具体原理可参考《@ComponentScan注解使用和原理》

@EnableAutoConfiguration注解

@EnableAutoConfiguration自动配置的关键，内部实际上就去加载 META-INF/spring.factories 文件的信息，然后筛选出以 EnableAutoConfiguration 为key的数据，加载到IOC容器中，实现自动配置功能

查看其内部结构

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
// 自动配置包
@AutoConfigurationPackage
// 使用@Import注解导入AutoConfigurationImportSelector类，实现了ImportSelector接口，重写了selectImports()方法，帮助我们返回所有需要被注册为bean的类全限定类名的数组集合
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {

	String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

	/**
	 * Exclude specific auto-configuration classes such that they will never be applied.
	 * @return the classes to exclude
	 */
	Class<?>[] exclude() default {};

	/**
	 * Exclude specific auto-configuration class names such that they will never be
	 * applied.
	 * @return the class names to exclude
	 * @since 1.3.0
	 */
	String[] excludeName() default {};

}

重点看@AutoConfigurationPackage注解和@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)注解。

1：@AutoConfigurationPackage注解:

@AutoConfigurationPackage作用：
将主程序类所在包及所有子包下的组件到扫描到spring容器中。这里的组件主要是@Enitity、@Mapper等第三方依赖的注解

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Import(AutoConfigurationPackages.Registrar.class)
public @interface AutoConfigurationPackage {

}

看其@Import进来的类AutoConfigurationPackages.Registrar类:
这是一个内部类，源码如下:

static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {

    // 注册bean定义
	@Override
	public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
		register(registry, new PackageImports(metadata).getPackageNames().toArray(new String[0]));
	}

   // 返回一组需要注入的对象
	@Override
	public Set<Object> determineImports(AnnotationMetadata metadata) {
		return Collections.singleton(new PackageImports(metadata));
	}
}

通过debug发现@AutoConfigurationPackage其实就是把主启动类的包名传进来，然后将主启动类同包及子包下的组件注册到容器中。

2：@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)

@EnableAutoConfiguration注解通过@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)向容器中导入了AutoConfigurationImportSelector组件，它实现了DeferredImportSelector，并间接实现了ImportSelector接口，重写了selectImports()方法，帮助我们返回所有需要被注册为bean的类全限定类名的数组集合。

public class AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector, BeanClassLoaderAware,
		ResourceLoaderAware, BeanFactoryAware, EnvironmentAware, Ordered {
	//......省略其他代码

	@Override
	public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
		if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
			return NO_IMPORTS;
		}
		AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
				.loadMetadata(this.beanClassLoader);
		AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(autoConfigurationMetadata,
				annotationMetadata);
		return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
	}
//......
}

getCandidateConfigurations会到classpath下的读取META-INF/spring.factories文件的配置，并返回以 EnableAutoConfiguration 为 key 的字符串数组。

getCandidateConfigurations默认加载的是spring-boot-autoconfigure依赖包下的META-INF/spring.factories文件，我们可以看一个以EnableAutoConfiguration为key刚好127个

为什么getCandidateConfigurations读取的是classpath下的META-INF/spring.factories文件？我们可以看一下源码，如下图所示，源码中写明了要读取该文件。

简单梳理：

• FACTORIES_RESOURCE_LOCATION 的值是 META-INF/spring.factories
• Spring启动的时候会扫描所有jar路径下的 META-INF/spring.factories ，将其文件包装成Properties对象，从Properties对象获取到key值为 EnableAutoConfiguration 的数据，然后添加到容器里边。

问题解答

针对@SpringBootApplication注解使用和原理过程中有一些疑问点，特此解答

1.@AutoConfigurationPackage和@ComponentScan的作用是否冲突

起因

在研究springboot启动类时看到了两个意义相同的注解：@AutoConfigurationPackage和@ComponentScan，都是导入启动类同包及子包下的组件，于是疑惑为什么要重复使用？

回答

@AutoConfigurationPackage和@ComponentScan一样，都是将Spring Boot启动类所在的包及其子包里面的组件扫描到IOC容器中，但是区别是@AutoConfigurationPackage扫描@Enitity、@Mapper等第三方依赖的注解，@ComponentScan 注解主要是扫描 Spring 家族的各种 Bean，如 @Controller、@Service、@Component、@Repository 以及由此衍生出来的一些其他的 Bean。所以这两个注解扫描的对象是不一样的。当然这只是直观上的区别，更深层次说，@AutoConfigurationPackage是自动配置的提醒，是Spring Boot中注解，而@ComponentScan是Spring的注解

2.为什么能实现自动加载

起因

springboot为什么能够实现自动加载，如数据库，tomcat等默认不用配置什么东西就能加载进来。

回答

@EnableAutoConfiguration注解是自动配置的关键，内部实际上就去加载 META-INF/spring.factories 文件的信息，然后筛选出以 EnableAutoConfiguration 为key的数据，加载到IOC容器中，实现自动配置功能。

默认加载的是spring-boot-autoconfigure依赖包下的META-INF/spring.factories文件，我们可以看一个以EnableAutoConfiguration为key的元素