《深入实践Spring Boot》阅读笔记之三：核心技术源代码分析

Posted 2020-11-01

刚关注的朋友，可以回顾前两篇文章：

• 基础应用开发
• 分布式应用开发

上篇文章总结了《深入实践Spring Boot》的第二部分，本篇文章总结第三部分，也是最后一部分。这部分主要讲解核心技术的源代码分析，因为篇幅和能力原因，分析的不会太详细，后续深入研究后再专门写文章。希望大家能从「阅读笔记」3篇文章中，对Spring Boot提供的功能有所了解，在项目中进行实践，不断从繁琐重复的开发中解放出来。

我也是最近刚开始了解Spring Boot，计划今年在项目中实践，到时会总结实践过程中的一些问题和经验，分享给大家。想一起学习、实践、交流的朋友，可以扫描文章下方的二维码，关注我的个人公众号，感谢大家。

本篇主要从以下几个方面总结：

• Spring Boot自动配置实现原理；
• Spring Boot数据访问实现原理；
• 微服务核心技术实现原理；

题外话

春节假期很快过去了，明天就要上班了，相信大家还是意犹未尽，没吃够、没玩够、没和家人待够。今年因为个人原因，没有回家过年，心理最牵挂的还是爷爷奶奶，他们都80多了，希望她们身体健康，开开心心地度过生命最后的旅程。

不管怎样，大家要切换频道了，回归到正常的工作中，好好努力，一起期待明年和家人更好的团聚。

Spring Boot自动配置实现原理

使用Spring Boot创建一个简单的Web项目很简洁，不需要太多配置，编写一个简单的主程序就行：

@SpringBootApplication
public class ConfigApplication{
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ConfigApplication.class, args);
}

主程序分析

首先分析下run方法（省略不关键的部分代码）：

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {

        ConfigurableApplicationContext context = null;
        configureHeadlessProperty();
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
        listeners.started();
        try {
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
                    args);
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
                    applicationArguments);
            Banner printedBanner = printBanner(environment);
            context = createApplicationContext();
            analyzers = new FailureAnalyzers(context);
            prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
                    printedBanner);
            listeners.finished(context, null);
            return context;
        }
        catch (Throwable ex) {
            handleRunFailure(context, listeners, analyzers, ex);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
    }

它首先开启一个SpringApplicationRunListeners监听器，然后创建一个应用上下文ConfigurableApplicationContext，通过这个上下文加载应用所需的类和各种环境配置等。

一个应用能够正常运行起来，需要一些环境变量、各种资源和一些相关配置等，下面看下createApplicationContext方法会加载应用定义的和需要的类及各种资源。

自动配置

所有的自动配置都是从注解@SpringBootApplication引入的，它其实又包含了@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan，其中，@EnableAutoConfiguration就是启用自动配置的，并将导入一些自动配置的类定义。

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(
    excludeFilters = {@Filter(
    type = FilterType.CUSTOM,
    classes = {TypeExcludeFilter.class}
)}
)
public @interface SpringBootApplication {
    Class<?>[] exclude() default {};
    String[] excludeName() default {};
    @AliasFor(
        annotation = ComponentScan.class,
        attribute = "basePackages"
    )
    String[] scanBasePackages() default {};
    @AliasFor(
        annotation = ComponentScan.class,
        attribute = "basePackageClasses"
    )
    Class<?>[] scanBasePackageClasses() default {};
}

EnableAutoConfiguration最终会导入一个自动配置的类列表，列表中的自动配置类很多，这些配置类中大都将被导入，并处于备用状态，当项目中引入了相关的包时，相关的功能将被启用。

例如在项目的maven配置中配置了Redis的引用，Redis的默认配置项将被启用，首先会读取项目中的配置，只有项目中没有相关配置才启用配置的默认值，下面代码是Redis的自动配置，如果配置文件中没设置，会使用下面默认设置。

@ConfigurationProperties(
    prefix = "spring.redis"
)
public class RedisProperties {
    private int database = 0;
    private String host = "localhost";
    private String password;
    private int port = 6379;
    private int timeout;
    private RedisProperties.Pool pool;
    private RedisProperties.Sentinel sentinel;
    private RedisProperties.Cluster cluster;

    public RedisProperties() {
    }

通过自动配置，就不用重复定义配置项名称了，覆盖约定的配置项即可。可通过查看各个Properties类，查看有哪些配置项。

Spring Boot数据访问实现原理

要使用数据库，首先必须与数据库服务器建立连接。对于关系型数据库，Spring Boot 连接数据源一般都采用JDBC的方式来实现。其他类型的数据库使用各自独立的方式来建立连接。

数据源类型和驱动

JDBC连接数据源必须指定数据源类型和数据库驱动程序，数据源主要有4中：

• 使用java.sql.DriverManager类;
• 使用实现了javax.sql.DataSource接口的子类，DataSource接口由驱动程序供应商实现，主要有3类实现、基本实现、连接池实现，分布式事务实现 ；
• DBCP连接池，Apache 软件基金组织下的开源连接池实现，Tomcat 的连接池正是采用该连接池来实现的；
• C3P0连接池；

Spring Boot 默认使用org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource，它使用第2种方式，实现了javax.sql.DataSource接口。数据源的类型可以通过配置更改。

另外，Spring Boot 默认几乎支持现有的所有数据库。

数据存取功能实现

与数据库建立连接后，就可以对数据库执行一些存取操作，对数据库实现管理的功能。数据存取操作大体上包含两方面的内容，即实体建模和持久化。

不管是关系型数据库，还是NoSQL数据库，都遵循这一设计规范。实体建模即将Java的普通对象和关系映射为数据库表机器相关的关系，在Spring Boot中，主要是通过注解实现。

关系型数据库都使用了JPA的一套标准，它结合使用Hibernate实现了实体的持久化。后续的数据库管理设计都遵循了JPA这一个标准规范，提供相同的访问数据库的API。

微服务核心技术实现原理

Spring Cloud是基于对Netfix开源组件进一步封装的一套云应用开发工具，可以用来开发各种微服务应用。

配置服务实现

前一篇文章说到，配置管理的在线更新功能使用事件总线，即spring-cloud-bus来发布状态变化，并使用分布式消息来发布更新事件，分布式消息最终使用RabbitMQ来实现消息收发。

再来回顾下在线更新流程:

• 更新Git仓库的配置文件；
• 以POST指令出发更新请求；
• 配置管理服务器从Git仓库中读取配置文件，并将配置文件分发给各个客户端，同时在RabbitMQ中发布一个更新消息；
• 客户端订阅RabbitMQ消息，收到消息后执行更新；

配置管理服务器中的消息分发是从spring-cloud-bus中调用spring-cloud-stream组件实现的，而spring-cloud-stream使用RabbitMQ实现了分布式消息分发。具体实现就不说了，使用过RabbitMQ的很好理解。

发现服务和负载均衡

客户端执行注册使用计划任务的方式来实现，而客户端从发现服务器中更新其他在线的客户端列表，也使用了一个定时任务来管理。

当一个应用启用发现服务的功能之后，会默认启用Ribbon的负载均衡服务。Ribbon通过发现服务获取在线的客户端，为具有多个实例的客户端建立起负载均衡管理机制。

分布式消息实现

使用spirng-cloud-stream可以非常简单地使用RabbitMQ的异步消息，Spring Cloud的配置管理中的分布式消息分发也是通过调用spring-cloud-stream组件来实现的。

下面以消息生产者和消费者的实现说明分布式消息实现

消息生产者：

@EnableBinding(Source.class)
@RestController 
@SpringBootApplication 
public class SenderApplication { 
    @Autowired 
    @Output(Source.OUTPUT) 
    private MessageChannel channel;

    @RequestMapping(method = RequestMethod.POST, path = "/send") 
    public void write (@RequestBody Map<String, Object> msg){
        channel.send(MessageBuilder.withPayload(msg).build());
    } 

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SenderApplication.class, args);
    } 
} 

消息消费者：

@EnableBinding(Sink.class)
@IntegrationComponentScan
@MessageEndpoint
@SpringBootApplication
public class ReceiverApplication {
    @ServiceActivator(inputChannel=Sink.INPUT)
    public void accept(Map<String, Object> msg){
        System.out.println(msg.get("msg").toString() + ":" + msg.get("name"));
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ReceiverApplication.class, args);
    }
}

从上面的分析可以看到，Spring Boot及其一些相关组件，已经尽量把一些可以实现和做到的功能，都帮我们实现了。 虽然使用Spring Boot及其相关组件看起来非常简单，但实际上可以实现无比强大的功能，这就是Spring Boot 及其组件的神奇所在。