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2020-11-20 | Java | Unlock

SpringBoot源码分析(6)-SpringBoot内置的Starter构建原理

上一篇分析了SpringBoot外部配置属性值是如何被绑定到XxxProperties类属性上的相关源码，重要步骤总结：

  1. 首先是@EnableConfigurationProperties注解import了EnableConfigurationPropertiesImportSelector后置处理器；
  2. EnableConfigurationPropertiesImportSelector后置处理器又向Spring容器中注册了ConfigurationPropertiesBeanRegistrar和ConfigurationPropertiesBindingPostProcessorRegistrar这两个bean；
  3. 其中ConfigurationPropertiesBeanRegistrar向Spring容器中注册了XxxProperties类型的bean；ConfigurationPropertiesBindingPostProcessorRegistrar向Spring容器中注册了ConfigurationBeanFactoryMetadata和ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor两个后置处理器；
  4. ConfigurationBeanFactoryMetadata后置处理器在初始化bean factory时将@Bean注解的元数据存储起来，以便在后续的外部配置属性绑定的相关逻辑中使用；
  5. ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor后置处理器将外部配置属性值绑定到XxxProperties类属性的逻辑委托给ConfigurationPropertiesBinder对象，然后ConfigurationPropertiesBinder对象又最终将属性绑定的逻辑委托给Binder对象来完成。

可见，重要的是上面的第5步。

1.思考

SpringBoot内置了各种Starter起步依赖，使用起来非常方便，大大减轻了我们的开发工作。有了Starter起步依赖，我们不用去考虑这个项目需要什么库，这个库的groupId和artifactId是什么？更不用担心引入这个版本的库后会不会跟其他依赖有没有冲突。

例如：现在开发一个web项目，只要引入spring-boot-starter-web这个起步依赖就可以了，不用考虑要引入哪些版本的哪些依赖了。以前还要考虑引入哪些依赖库，比如要引入spring-web和spring-webmvc依赖等；此外，还要考虑引入这些库的哪些版本才不会跟其他库冲突等问题。

由于起步依赖跟自动配置的关系是如影随形的关系，因此本篇先站在maven项目构建的角度来宏观分析下我们平时使用的SpringBoot内置的各种Starter是怎样构建的？

2.Maven传递依赖的optional标签

在分析SpringBoot内置的各种Starter构建原理前，先来认识下Maven的optional标签，因为这个标签起到至关重要的作用。
Maven的optional标签表示可选依赖即不可传递的意思，下面直接举个例子来说明。

比如有A,B和C三个库，C依赖B，B依赖A。下面看下这三个库的pom.xml文件：

A的pom.xml

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

	<groupId>com.ymbj</groupId>
        <artifactId>A</artifactId>
	<version>1.0-SNAPSHOT</version>

</project>

B的pom.xml

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

	<groupId>com.ymbj</groupId>
        <artifactId>B</artifactId>
	<version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <!--注意是可选依赖-->
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.ymbj</groupId>
            <artifactId>A</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
	          <optional>true</optional>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

C的pom.xml

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

	<groupId>com.ymbj</groupId>
        <artifactId>C</artifactId>
	<version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.ymbj</groupId>
            <artifactId>B</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

上面三个A,B和C库的pom.xml可知，B库依赖A库，然后C库又依赖了B库，那么请想一下，Maven打包构建C库后，A库有没有被引进来？

答案肯定是没有，因为B库引入A库依赖时使用了<optional>true</optional>，即将Maven的optional标签值设为了true，此时C库再引入B库依赖时，A库是不会被引入到C库的。

同时跟Maven传递依赖有关的还有一个exclusions标签，这个表示将某个库的某个子依赖排除掉。

3.SpringBoot内置的各种Starter是怎样构建的

先来看一下SpringBoot源码内部模块图：

sb22.png

SpringBoot的Starter的构建的原理实质就是自动配置，因上图可以看到SpringBoot源码项目内部跟Starter及其自动配置有关的模块有四个：spring-boot-starters,spring-boot-actuator-autoconfigure,spring-boot-autoconfigure和spring-boot-test-autoconfigure。

那么，spring-boot-starters模块跟后面三个自动配置有关的模块xxx-autoconfigure模块的关系是怎样的呢？

此时我们先来看看spring-boot-starters模块里面的结构是怎样的？

sb23.png

sb24.png

可以看到spring-boot-starters模块包含了SpringBoot内置的各种starter：spring-boot-starter-xxx。由于SpringBoot内置的各种starter太多，以常用的spring-boot-starter-web起步依赖来分析。

首先看下spring-boot-starter-web模块内部结构：

sb25.png

可以看到spring-boot-starter-web模块里面只有.flattened-pom.xml和pom.xml文件，而没有任何代码！

若要用到SpringBoot的web功能时引入spring-boot-starter-web起步依赖即可，而现在spring-boot-starter-web模块里面没有一行代码，那么spring-boot-starter-web究竟是如何构建的呢？会不会跟spring-boot-autoconfigure自动配置模块有关？

此时就需要看下spring-boot-starter-web模块的pom.xml文件内容：

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
	<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
	<parent>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starters</artifactId>
		<version>${revision}</version>
	</parent>
	<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
	<name>Spring Boot Web Starter</name>
	<description>Starter for building web, including RESTful, applications using Spring
		MVC. Uses Tomcat as the default embedded container</description>
	<properties>
		<main.basedir>${basedir}/../../..</main.basedir>
	</properties>
	<dependencies>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-json</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.hibernate.validator</groupId>
			<artifactId>hibernate-validator</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework</groupId>
			<artifactId>spring-web</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework</groupId>
			<artifactId>spring-webmvc</artifactId>
		</dependency>
	</dependencies>
</project>

可以看到，spring-boot-starter-web模块依赖了spring-boot-starter,spring-boot-starter-tomcat,spring-web和spring-webmvc等模块，居然没有依赖spring-boot-autoconfigure自动配置模块!

由于spring-boot-starter-web模块肯定跟spring-boot-autoconfigure自动配置模块有关，所以spring-boot-starter-web模块肯定是间接依赖了spring-boot-autoconfigure自动配置模块。

spring-boot-starter模块是大部分spring-boot-starter-xxx模块依赖的基础模块，是核心的Starter，包括了自动配置，日志和YAML支持。关注下spring-boot-starter的pom.xml文件，看看是否依赖了spring-boot-autoconfigure自动配置模块。

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
	<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
	<parent>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starters</artifactId>
		<version>${revision}</version>
	</parent>
	<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
	<name>Spring Boot Starter</name>
	<description>Core starter, including auto-configuration support, logging and YAML</description>
	<properties>
		<main.basedir>${basedir}/../../..</main.basedir>
	</properties>
	<dependencies>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-autoconfigure</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>javax.annotation</groupId>
			<artifactId>javax.annotation-api</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework</groupId>
			<artifactId>spring-core</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.yaml</groupId>
			<artifactId>snakeyaml</artifactId>
			<scope>runtime</scope>
		</dependency>
	</dependencies>
</project>

可以看到，正是spring-boot-starter模块依赖了spring-boot-autoconfigure自动配置模块！因此，到了这里就可以得出结论了：spring-boot-starter-web模块没有一行代码，但是其通过spring-boot-starter模块间接依赖了spring-boot-autoconfigure自动配置模块，从而实现了其起步依赖的功能。

再来看下spring-boot-autoconfigure自动配置模块的内部包结构：

sb26.png

sb27.png

可以知道spring-boot-starter-web起步依赖的自动配置功能原来是由spring-boot-autoconfigure模块的web包下的类实现的。

到了这里spring-boot-starter-web起步依赖的构建基本原理就搞清楚了，但是还有一个特别重要的关键点我们还没分析。这个关键点跟Maven的optional标签有的作用有关。

思考一个问题：平时开发web项目为什么引入了spring-boot-starter-web这个起步依赖后，spring-boot-autoconfigure模块的web相关的自动配置类就会起自动起作用呢？

某个自动配置类起作用往往是由于classpath中存在某个类，这里以DispatcherServletAutoConfiguration这个自动配置类为切入点去分析。

先看下DispatcherServletAutoConfiguration能够自动配置的条件是啥？

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@AutoConfigureOrder(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
@Configuration
@ConditionalOnWebApplication(type = Type.SERVLET)
@ConditionalOnClass(DispatcherServlet.class)
@AutoConfigureAfter(ServletWebServerFactoryAutoConfiguration.class)
public class DispatcherServletAutoConfiguration {
}

DispatcherServletAutoConfiguration能够自动配置的条件之一是@ConditionalOnClass(DispatcherServlet.class)，即只有classpath中存在DispatcherServlet.class这个类，那么DispatcherServletAutoConfiguration自动配置相关逻辑才能起作用。

而DispatcherServlet这个类是在spring-webmvc这个依赖库中的

再看下spring-boot-autoconfigure模块的pom.xml文件引入spring-webmvc这个依赖的情况：

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<dependency>
			<groupId>org.springframework</groupId>
			<artifactId>spring-webmvc</artifactId>
			<optional>true</optional>
		</dependency>

spring-boot-autoconfigure模块引入的spring-webmvc这个依赖时optional被设置为true，原来是可选依赖。即spring-webmvc这个依赖库只会被导入到spring-boot-autoconfigure模块中，而不会被导入到间接依赖spring-boot-autoconfigure模块的spring-boot-starter-web这个起步依赖中。

此时，再来看看spring-boot-starter-web的pom.xml文件的依赖情况：

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<dependency>
  <groupId>org.springframework</groupId>
  <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
</dependency>

spring-boot-starter-web起步依赖显式引入了spring-webmvc这个依赖库，即引入spring-webmvc时没有optional这个标签，又因为DispatcherServlet这个类是在spring-webmvc这个依赖库中的,从而classpath中存在DispatcherServlet这个类，因此DispatcherServletAutoConfiguration这个自动配置类就生效了。当然，web相关的其他自动配置类生效也是这个原理。

至此，明白了spring-boot-autoconfigure模块为什么要把引入的spring-webmvc这个依赖作为可选依赖了，其目的就是为了在spring-boot-starter-web起步依赖中能显式引入spring-webmvc这个依赖（这个起决定性作用），从而开发web项目只要引入了spring-boot-starter-web起步依赖，那么web相关的自动配置类就生效，从而可以开箱即用​这个就是spring-boot-starter-web这个起步依赖的构建原理了。

前面提到的spring-boot-starter-actuator,spring-boot-starter-test及其他内置的spring-boot-starter-xxx的起步依赖的构建原理也是如此，只不过spring-boot-starter-actuator依赖的是spring-boot-actuator-autoconfigure，spring-boot-starter-test依赖的是spring-boot-test-autoconfigure模块罢了。

思考：spring-boot-actuator-autoconfigure的pom.xml文件引入了20多个可选依赖，而为什么spring-boot-starter-actuator起步依赖只引入了micrometer-core这个依赖呢？

4.模仿SpringBoot包结构自定义一个Starter

分析了SpringBoot内置的各种Starter的构建原理，我们可以自己动手实践一下自定义Starter。

自定义starter的demo资料：

  1. https://github.com/jinyue233/mock-spring-boot-autoconfiguration
  2. https://github.com/mybatis/spring-boot-starter

总结

SpringBoot内置的各种Starter的构建原理分析就到此结束了，关键点总结：

  1. spring-boot-starter-xxx起步依赖没有一行代码，而是直接或间接依赖了xxx-autoconfigure模块，而xxx-autoconfigure模块承担了spring-boot-starter-xxx起步依赖自动配置的实现；
  2. xxx-autoconfigure自动配置模块引入了一些可选依赖，这些可选依赖不会被传递到spring-boot-starter-xxx起步依赖中，这是起步依赖构建的关键点；
  3. spring-boot-starter-xxx起步依赖显式引入了一些对自动配置起作用的可选依赖；
  4. 经过前面3步的准备，项目只要引入了某个起步依赖后，就可以开箱即用了，而不用手动去创建一些bean等。

参考资料

  1. https://dayarch.top/p/maven-dependency-optional-transitive.html
Java SpringBoot Source

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