《深入實踐Spring Boot》閱讀筆記之三：核心技術(shù)源代碼分析

剛關(guān)注的朋友，可以回顧前兩篇文章：

• 基礎(chǔ)應(yīng)用開發(fā)
• 分布式應(yīng)用開發(fā)

上篇文章總結(jié)了《深入實踐Spring Boot》的第二部分，本篇文章總結(jié)第三部分，也是最后一部分。這部分主要講解核心技術(shù)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(xù)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(fù)的開發(fā)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(jié)實踐過程中的一些問題和經(jīng)驗，分享給大家。想一起學(xué)習(xí)、實踐、交流的朋友，可以掃描文章下方的二維碼，關(guān)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(jié)：

• Spring Boot自動配置實現(xiàn)原理；
• Spring Boot數(shù)據(jù)訪問實現(xiàn)原理；
• 微服務(wù)核心技術(shù)實現(xiàn)原理；

題外話

春節(jié)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(xiàn)原理

使用Spring Boot創(chuàng)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(guān)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(jiān)聽器，然后創(chuàng)建一個應(yīng)用上下文ConfigurableApplicationContext，通過這個上下文加載應(yīng)用所需的類和各種環(huán)境配置等。

一個應(yīng)用能夠正常運行起來，需要一些環(huán)境變量、各種資源和一些相關(guān)配置等，下面看下createApplicationContext方法會加載應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)入，并處于備用狀態(tài)，當(dāng)項目中引入了相關(guān)的包時，相關(guān)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(guān)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(shè)置，會使用下面默認設(shè)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(fù)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(shù)據(jù)訪問實現(xiàn)原理

要使用數(shù)據(jù)庫，首先必須與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器建立連接。對于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，Spring Boot 連接數(shù)據(jù)源一般都采用JDBC的方式來實現(xiàn)。其他類型的數(shù)據(jù)庫使用各自獨立的方式來建立連接。

數(shù)據(jù)源類型和驅(qū)動

JDBC連接數(shù)據(jù)源必須指定數(shù)據(jù)源類型和數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序，數(shù)據(jù)源主要有4中：

• 使用java.sql.DriverManager類;
• 使用實現(xiàn)了javax.sql.DataSource接口的子類，DataSource接口由驅(qū)動程序供應(yīng)商實現(xiàn)，主要有3類實現(xiàn)、基本實現(xiàn)、連接池實現(xiàn)，分布式事務(wù)實現(xiàn) ；
• DBCP連接池，Apache 軟件基金組織下的開源連接池實現(xiàn)，Tomcat 的連接池正是采用該連接池來實現(xiàn)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(xiàn)了javax.sql.DataSource接口。數(shù)據(jù)源的類型可以通過配置更改。

另外，Spring Boot 默認幾乎支持現(xiàn)有的所有數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)存取功能實現(xiàn)

與數(shù)據(jù)庫建立連接后，就可以對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行一些存取操作，對數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)管理的功能。數(shù)據(jù)存取操作大體上包含兩方面的內(nèi)容，即實體建模和持久化。

不管是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，還是NoSQL數(shù)據(jù)庫，都遵循這一設(shè)計規(guī)范。實體建模即將Java的普通對象和關(guān)系映射為數(shù)據(jù)庫表機器相關(guān)的關(guān)系，在Spring Boot中，主要是通過注解實現(xiàn)。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫都使用了JPA的一套標準，它結(jié)合使用Hibernate實現(xiàn)了實體的持久化。后續(xù)的數(shù)據(jù)庫管理設(shè)計都遵循了JPA這一個標準規(guī)范，提供相同的訪問數(shù)據(jù)庫的API。

微服務(wù)核心技術(shù)實現(xiàn)原理

Spring Cloud是基于對Netfix開源組件進一步封裝的一套云應(yīng)用開發(fā)工具，可以用來開發(fā)各種微服務(wù)應(yīng)用。

配置服務(wù)實現(xiàn)

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(fā)布狀態(tài)變化，并使用分布式消息來發(fā)布更新事件，分布式消息最終使用RabbitMQ來實現(xiàn)消息收發(fā)。

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(fā)更新請求；
• 配置管理服務(wù)器從Git倉庫中讀取配置文件，并將配置文件分發(fā)給各個客戶端，同時在RabbitMQ中發(fā)布一個更新消息；
• 客戶端訂閱RabbitMQ消息，收到消息后執(zhí)行更新；

配置管理服務(wù)器中的消息分發(fā)是從spring-cloud-bus中調(diào)用spring-cloud-stream組件實現(xiàn)的，而spring-cloud-stream使用RabbitMQ實現(xiàn)了分布式消息分發(fā)。具體實現(xiàn)就不說了，使用過RabbitMQ的很好理解。

發(fā)現(xiàn)服務(wù)和負載均衡

客戶端執(zhí)行注冊使用計劃任務(wù)的方式來實現(xiàn)，而客戶端從發(fā)現(xiàn)服務(wù)器中更新其他在線的客戶端列表，也使用了一個定時任務(wù)來管理。

當(dāng)一個應(yīng)用啟用發(fā)現(xiàn)服務(wù)的功能之后，會默認啟用Ribbon的負載均衡服務(wù)。Ribbon通過發(fā)現(xiàn)服務(wù)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(xiàn)

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(fā)也是通過調(diào)用spring-cloud-stream組件來實現(xiàn)的。

下面以消息生產(chǎn)者和消費者的實現(xiàn)說明分布式消息實現(xiàn)

消息生產(chǎn)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(guān)組件，已經(jīng)盡量把一些可以實現(xiàn)和做到的功能，都幫我們實現(xiàn)了。 雖然使用Spring Boot及其相關(guān)組件看起來非常簡單，但實際上可以實現(xiàn)無比強大的功能，這就是Spring Boot 及其組件的神奇所在。