从零玩转系列之SpringBoot3-核心原理

news2024/12/23 8:09:50

一、简介

1.前置知识

● Java17
● Spring、SpringMVC、MyBatis
● Maven、IDEA

2.环境要求

环境&工具版本(or later)
SpringBoot3.1.x
IDEA2023.x
Java17+
Maven3.5+
Tomcat10.0+
Servlet5.0+
GraalVM Community22.3+
Native Build Tools0.9.19+

二、SpringBoot3-核心原理

1.事件和监听器

1.1. 生命周期监听

1.2. 监听器-SpringApplicationRunListener

  • 自定义SpringApplicationRunListener来监听事件；
  • 编写SpringApplicationRunListener 实现类
    • **在 META-INF/spring.factories 中配置 org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=自己的Listener，还可以指定一个 有参构造器 ，接受两个参数(SpringApplication application, String[] args)
    • springboot 在spring-boot.jar中配置了默认的 Listener，如下

输入图片说明

输入图片说明

2. 生命周期

/**
 * Listener先要从 META-INF/spring.factories 读到
 *
 * 1、引导： 利用 BootstrapContext 引导整个项目启动
 *      starting：              应用开始，SpringApplication的run方法一调用，只要有了 BootstrapContext 就执行
 *      environmentPrepared：   环境准备好(把启动参数等绑定到环境变量中)，但是ioc还没有创建；【调一次】
 * 2、启动：
 *      contextPrepared：       ioc容器创建并准备好，但是sources(主配置类)没加载。并关闭引导上下文；组件都没创建  【调一次】
 *      contextLoaded：         ioc容器加载。主配置类加载进去了。但是ioc容器还没刷新(我们的bean没创建)。
 *      =======截止以前，ioc容器里面还没造bean呢=======
 *      started：               ioc容器刷新了(所有bean造好了)，但是 runner 没调用。
 *      ready:                  ioc容器刷新了(所有bean造好了)，所有 runner 调用完了。
 * 3、运行
 *     以前步骤都正确执行，代表容器running。
 */

3.事件触发时机

1. 各种回调监听器

  • BootstrapRegistryInitializer： 感知特定阶段：感知引导初始化

    • META-INF/spring.factories
    • 创建引导上下文bootstrapContext的时候触发。
    • application.addBootstrapRegistryInitializer();
    • 场景：进行密钥校对授权。

  • ApplicationContextInitializer： 感知特定阶段： 感知ioc容器初始化

    • META-INF/spring.factories
    • application.addInitializers();

  • ApplicationListener： 感知全阶段：基于事件机制，感知事件。 一旦到了哪个阶段可以做别的事

    • @Bean或@EventListener： 事件驱动
    • SpringApplication.addListeners(…)或 SpringApplicationBuilder.listeners(…)
    • META-INF/spring.factories

  • SpringApplicationRunListener： 感知全阶段生命周期 + 各种阶段都能自定义操作； 功能更完善。

    • META-INF/spring.factories

  • ApplicationRunner: 感知特定阶段：感知应用就绪Ready。卡死应用，就不会就绪

    • @Bean

  • CommandLineRunner： 感知特定阶段：感知应用就绪Ready。卡死应用，就不会就绪

    • @Bean

最佳实战：

  • 如果项目启动前做事： BootstrapRegistryInitializer 和 ApplicationContextInitializer
  • 如果想要在项目启动完成后做事：**ApplicationRunner**和 **CommandLineRunner**
  • 如果要干涉生命周期做事：**SpringApplicationRunListener**
  • 如果想要用事件机制：**ApplicationListener**

2. 完整触发流程

9大事件触发顺序&时机

  1. ApplicationStartingEvent：应用启动但未做任何事情, 除过注册listeners and initializers.
  2. ApplicationEnvironmentPreparedEvent： Environment 准备好，但context 未创建.
  3. ApplicationContextInitializedEvent: ApplicationContext 准备好，ApplicationContextInitializers 调用，但是任何bean未加载
  4. ApplicationPreparedEvent： 容器刷新之前，bean定义信息加载
  5. ApplicationStartedEvent： 容器刷新完成， runner未调用

=以下就开始插入了探针机制====

  1. AvailabilityChangeEvent： LivenessState.CORRECT应用存活； 存活探针
  2. ApplicationReadyEvent: 任何runner被调用
  3. AvailabilityChangeEvent：ReadinessState.ACCEPTING_TRAFFIC就绪探针，可以接请求
  4. ApplicationFailedEvent ：启动出错

生命周期

应用事件发送顺序如下：

输入图片说明

感知应用是否存活了：可能植物状态，虽然活着但是不能处理请求。

应用是否就绪了：能响应请求，说明确实活的比较好。

3. SpringBoot 事件驱动开发

应用启动过程生命周期事件感知(9大事件)、应用运行中事件感知(无数种)。

  • 事件发布：ApplicationEventPublisherAware或注入：ApplicationEventMulticaster
  • 事件监听：组件 + @EventListener

输入图片说明

输入图片说明

事件发布者

@Service
public class EventPublisher implements ApplicationEventPublisherAware {

    /**
     * 底层发送事件用的组件，SpringBoot会通过ApplicationEventPublisherAware接口自动注入给我们
     * 事件是广播出去的。所有监听这个事件的监听器都可以收到
     */
    ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher;

    /**
     * 所有事件都可以发
     * @param event
     */
    public void sendEvent(ApplicationEvent event) {
        //调用底层API发送事件
        applicationEventPublisher.publishEvent(event);
    }

    /**
     * 会被自动调用，把真正发事件的底层组组件给我们注入进来
     * @param applicationEventPublisher event publisher to be used by this object
     */
    @Override
    public void setApplicationEventPublisher(ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher) {
        this.applicationEventPublisher = applicationEventPublisher;
    }
}

事件订阅者

@Service
public class CouponService {

    @Order(1)
    @EventListener
    public void onEvent(LoginSuccessEvent loginSuccessEvent){
        System.out.println("===== CouponService ====感知到事件"+loginSuccessEvent);
        UserEntity source = (UserEntity) loginSuccessEvent.getSource();
        sendCoupon(source.getUsername());
    }

    public void sendCoupon(String username){
        System.out.println(username + " 随机得到了一张优惠券");
    }
}

3. 自动配置原理

1. 入门理解

应用关注的三大核心：场景、配置、组件

1. 自动配置流程

输入图片说明

  1. 导入starter

  2. 依赖导入autoconfigure

  3. 寻找类路径下 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports文件

  4. 启动，加载所有 自动配置类 xxxAutoConfiguration

    1. 给容器中配置功能组件
    2. 组件参数绑定到 属性类中。xxxProperties
    3. 属性类和配置文件前缀项绑定
    4. @Contional派生的条件注解进行判断是否组件生效

  6. 效果：

    1. 修改配置文件，修改底层参数
    2. 所有场景自动配置好直接使用
    3. 可以注入SpringBoot配置好的组件随时使用

2. SPI机制

  • Java中的SPI(Service Provider Interface)是一种软件设计模式，用于 在应用程序中动态地发现和加载组件。 SPI的思想 是，定义一个接口或抽象类，然后通过在classpath中定义实现该接口的类来实现对组件的动态发现和加载。
  • SPI的主要目的是解决在应用程序中使用可插拔组件的问题。例如，一个应用程序可能需要使用不同的日志框架或数据库连接池，但是这些组件的选择可能取决于运行时的条件。通过使用SPI，应用程序可以在运行时发现并加载适当的组件，而无需在代码中硬编码这些组件的实现类。
  • 在Java中，SPI的实现方式是通过在META-INF/services目录下创建一个以服务接口全限定名为名字的文件，文件中包含实现该服务接口的类的全限定名。当应用程序启动时，Java的SPI机制会自动扫描classpath中的这些文件，并根据文件中指定的类名来加载实现类。
  • 通过使用SPI，应用程序可以实现更灵活、可扩展的架构，同时也可以避免硬编码依赖关系和增加代码的可维护性。

以上回答来自ChatGPT-3.5

在SpringBoot中，META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports

作业：写一段java的spi机制代码

3.功能开关

  • 自动配置：全部都配置好，什么都不用管。 自动批量导入

    • 项目一启动，spi文件中指定的所有都加载。

  • @EnableXxxx：手动控制哪些功能的开启； 手动导入。

    • 开启xxx功能
    • 都是利用 @Import 把此功能要用的组件导入进去

2. 进阶理解

1. @SpringBootApplication

@SpringBootConfiguration

就是： @Configuration ，容器中的组件，配置类。spring ioc启动就会加载创建这个类对象

@EnableAutoConfiguration：开启自动配置

开启自动配置

@AutoConfigurationPackage：扫描主程序包：加载自己的组件
  • 利用 @Import(AutoConfigurationPackages.Registrar.class) 想要给容器中导入组件。
  • 把主程序所在的包的所有组件导入进来。
  • 为什么SpringBoot默认只扫描主程序所在的包及其子包
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)：加载所有自动配置类：加载starter导入的组件
List<String> configurations = ImportCandidates.load(AutoConfiguration.class, 	    getBeanClassLoader())
			.getCandidates();

扫描SPI文件：META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports

@ComponentScan

组件扫描：排除一些组件(哪些不要)

排除前面已经扫描进来的配置类、和自动配置类。

@ComponentScan(excludeFilters = { @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
      @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })

2. 完整启动加载流程

输入图片说明

生命周期启动加载流程

3. 自定义starter

场景：抽取聊天机器人场景，它可以打招呼。

效果：任何项目导入此starter都具有打招呼功能，并且问候语中的人名需要可以在配置文件中修改

  • 1.创建自定义starter项目，引入spring-boot-starter基础依赖
  • 2.编写模块功能，引入模块所有需要的依赖。
  • 3.编写xxxAutoConfiguration自动配置类，帮其他项目导入这个模块需要的所有组件
  • 4.编写配置文件META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports指定启动需要加载的自动配置
  • 5.其他项目引入即可使用

1. 业务代码

自定义配置有提示。导入以下依赖重启项目，再写配置文件就有提示

@ConfigurationProperties(prefix = "robot")  //此属性类和配置文件指定前缀绑定
@Component
@Data
public class RobotProperties {

    private String name;
    private String age;
    private String email;
}
@ConfigurationProperties(prefix = "robot")  //此属性类和配置文件指定前缀绑定
@Component
@Data
public class RobotProperties {

    private String name;
    private String age;
    private String email;
}
<!--        导入配置处理器，配置文件自定义的properties配置都会有提示-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency><!--        导入配置处理器，配置文件自定义的properties配置都会有提示-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>

2. 基本抽取

  • 创建starter项目，把公共代码需要的所有依赖导入

  • 把公共代码复制进来

  • 自己写一个 RobotAutoConfiguration，给容器中导入这个场景需要的所有组件

    • 为什么这些组件默认不会扫描进去？
    • starter所在的包和 引入它的项目的主程序所在的包不是父子层级

  • 别人引用这个starter，直接导入这个 RobotAutoConfiguration,就能把这个场景的组件导入进来

  • 功能生效。

  • 测试编写配置文件

3. 使用@EnableXxx机制

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.TYPE})
@Documented
@Import(RobotAutoConfiguration.class)
public @interface EnableRobot {


}@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.TYPE})
@Documented
@Import(RobotAutoConfiguration.class)
public @interface EnableRobot {


}

别人引入starter需要使用 @EnableRobot开启功能

4. 完全自动配置

  • 依赖SpringBoot的SPI机制
  • META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件中编写好我们自动配置类的全类名即可
  • 项目启动，自动加载我们的自动配置类

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