《深入實踐Spring Boot》閱讀筆記之三：核心技術源代碼分析

剛關注的朋友，可以回顧前兩篇文章：

• 基礎應用開發
• 分布式應用開發

上篇文章總結了《深入實踐Spring Boot》的第二部分，本篇文章總結第三部分，也是最后一部分。這部分主要講解核心技術的源代碼分析，因為篇幅和能力原因，分析的不會太詳細，后續深入研究后再專門寫文章。希望大家能從「閱讀筆記」3篇文章中，對Spring Boot提供的功能有所了解，在項目中進行實踐，不斷從繁瑣重復的開發中解放出來。

我也是最近剛開始了解Spring Boot，計劃今年在項目中實踐，到時會總結實踐過程中的一些問題和經驗，分享給大家。想一起學習、實踐、交流的朋友，可以掃描文章下方的二維碼，關注我的個人公眾號，感謝大家。

本篇主要從以下幾個方面總結：

• Spring Boot自動配置實現原理；
• Spring Boot數據訪問實現原理；
• 微服務核心技術實現原理；

題外話

春節假期很快過去了，明天就要上班了，相信大家還是意猶未盡，沒吃夠、沒玩夠、沒和家人待夠。今年因為個人原因，沒有回家過年，心理最牽掛的還是爺爺奶奶，他們都80多了，希望她們身體健康，開開心心地度過生命最后的旅程。

不管怎樣，大家要切換頻道了，回歸到正常的工作中，好好努力，一起期待明年和家人更好的團聚。

Spring Boot自動配置實現原理

使用Spring Boot創建一個簡單的Web項目很簡潔，不需要太多配置，編寫一個簡單的主程序就行：

@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（省略不關鍵的部分代碼）：

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);
        }
    }

它首先開啟一個SpringApplicationRunListeners監聽器，然后創建一個應用上下文ConfigurableApplicationContext，通過這個上下文加載應用所需的類和各種環境配置等。

一個應用能夠正常運行起來，需要一些環境變量、各種資源和一些相關配置等，下面看下createApplicationContext方法會加載應用定義的和需要的類及各種資源。

自動配置

所有的自動配置都是從注解@SpringBootApplication引入的，它其實又包含了@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan，其中，@EnableAutoConfiguration就是啟用自動配置的，并將導入一些自動配置的類定義。

@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最終會導入一個自動配置的類列表，列表中的自動配置類很多，這些配置類中大都將被導入，并處于備用狀態，當項目中引入了相關的包時，相關的功能將被啟用。

例如在項目的maven配置中配置了Redis的引用，Redis的默認配置項將被啟用，首先會讀取項目中的配置，只有項目中沒有相關配置才啟用配置的默認值，下面代碼是Redis的自動配置，如果配置文件中沒設置，會使用下面默認設置。

@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() {
    }

通過自動配置，就不用重復定義配置項名稱了，覆蓋約定的配置項即可。可通過查看各個Properties類，查看有哪些配置項。

Spring Boot數據訪問實現原理

要使用數據庫，首先必須與數據庫服務器建立連接。對于關系型數據庫，Spring Boot 連接數據源一般都采用JDBC的方式來實現。其他類型的數據庫使用各自獨立的方式來建立連接。

數據源類型和驅動

JDBC連接數據源必須指定數據源類型和數據庫驅動程序，數據源主要有4中：

• 使用java.sql.DriverManager類;
• 使用實現了javax.sql.DataSource接口的子類，DataSource接口由驅動程序供應商實現，主要有3類實現、基本實現、連接池實現，分布式事務實現 ；
• DBCP連接池，Apache 軟件基金組織下的開源連接池實現，Tomcat 的連接池正是采用該連接池來實現的；
• C3P0連接池；

Spring Boot 默認使用org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource，它使用第2種方式，實現了javax.sql.DataSource接口。數據源的類型可以通過配置更改。

另外，Spring Boot 默認幾乎支持現有的所有數據庫。

數據存取功能實現

與數據庫建立連接后，就可以對數據庫執行一些存取操作，對數據庫實現管理的功能。數據存取操作大體上包含兩方面的內容，即實體建模和持久化。

不管是關系型數據庫，還是NoSQL數據庫，都遵循這一設計規范。實體建模即將Java的普通對象和關系映射為數據庫表機器相關的關系，在Spring Boot中，主要是通過注解實現。

關系型數據庫都使用了JPA的一套標準，它結合使用Hibernate實現了實體的持久化。后續的數據庫管理設計都遵循了JPA這一個標準規范，提供相同的訪問數據庫的API。

微服務核心技術實現原理

Spring Cloud是基于對Netfix開源組件進一步封裝的一套云應用開發工具，可以用來開發各種微服務應用。

配置服務實現

前一篇文章說到，配置管理的在線更新功能使用事件總線，即spring-cloud-bus來發布狀態變化，并使用分布式消息來發布更新事件，分布式消息最終使用RabbitMQ來實現消息收發。

再來回顧下在線更新流程:

• 更新Git倉庫的配置文件；
• 以POST指令出發更新請求；
• 配置管理服務器從Git倉庫中讀取配置文件，并將配置文件分發給各個客戶端，同時在RabbitMQ中發布一個更新消息；
• 客戶端訂閱RabbitMQ消息，收到消息后執行更新；

配置管理服務器中的消息分發是從spring-cloud-bus中調用spring-cloud-stream組件實現的，而spring-cloud-stream使用RabbitMQ實現了分布式消息分發。具體實現就不說了，使用過RabbitMQ的很好理解。

發現服務和負載均衡

客戶端執行注冊使用計劃任務的方式來實現，而客戶端從發現服務器中更新其他在線的客戶端列表，也使用了一個定時任務來管理。

當一個應用啟用發現服務的功能之后，會默認啟用Ribbon的負載均衡服務。Ribbon通過發現服務獲取在線的客戶端，為具有多個實例的客戶端建立起負載均衡管理機制。

分布式消息實現

使用spirng-cloud-stream可以非常簡單地使用RabbitMQ的異步消息，Spring Cloud的配置管理中的分布式消息分發也是通過調用spring-cloud-stream組件來實現的。

下面以消息生產者和消費者的實現說明分布式消息實現

消息生產者：

@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);
    } 
} 

消息消費者：

@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);
    }
}

從上面的分析可以看到，Spring Boot及其一些相關組件，已經盡量把一些可以實現和做到的功能，都幫我們實現了。 雖然使用Spring Boot及其相關組件看起來非常簡單，但實際上可以實現無比強大的功能，這就是Spring Boot 及其組件的神奇所在。