淺談「Spring Boot」的自動裝載
概要
對以「Java」為主要開發語言的後端開發者來說，「Spring Web MVC 」必然不會陌生；在過去幾年中，「Spring Web MVC 」是開發「Java」網站應用項目的主流框架之一。
備註：「Spring Web MVC 」是「Spring Framework」其中的一個模塊，是針對網站應用所設計的，詳細資訊請參考「Web on Servlet Stack」，其描述如下：
而本次要介紹的「Spring Boot」，也同樣是「Java」網站應用的框架之一，與「Spring Web MVC 」是基於「Spring」核心的產物，「WiKi 百科」介紹如下：
而「Spring Framework」的兩個重要特性，分別是「IoC」跟「AOP」，它們為開發者提供大量的便利，而本文的主角：「自動裝載」，便與前者相關。
「IoC」藉由工廠設計模式的實現將物件交予容器管理，由容器來管理物件與其生命週期，如此一來，開發者們就可避免在程式碼中大量的「new」出物件，並提高物件的重用性，避免緊密的耦合。
也由於不再需要在程式中撰寫物件管理的相關代碼，所以程式碼也會相對簡潔，但若省去了代碼，那麼物件的產生、注入⋯等管理邏輯又該如何呢？
以「Spring Web MVC 」而言，其物件的管理邏輯，包含其它與專案相關的配置細節就會被放在「配置文件」中，也就是所謂的「.xml」檔案；如此的設計其實相當不錯，易於專案的維護，但隨著網站的規模逐漸發展，配置檔也會隨之逐漸增加，甚至到最後變得複雜、難以管理，而這樣的情況就是所謂的「Xml」地獄。
為了解決這個問題，「Spring Boot」這個相對簡潔的框架就被推出了，它最主要的解決的問題就是傳統「Spring Web MVC 」的文件配置問題，官方介紹如下：
在「Spring Boot」的配置中，開發者們不再需撰寫「.xml」的配置文件，而是藉由標設置「Annotation」的方式來管理物件的注入，例如「@Autowired」、「@Component」⋯等。
為什麼「Spring Boot」可以如此神奇呢？
其中的關鍵就是本文要介紹的「Spring Boot」框架的特性：「自動裝載」。
正文
「@SpringBootApplication」
當我們要啟動一個「Spring Boot」應用時，首先，我們必須要先找到對應該應用的「啟動類別」，而在「Spring Boot」的配置中，「啟動類別」必需要以「@SpringBootApplication」標記，如下：
話不多說，直接點進去，如下：
在「@SpringBootApplication」中，我們可以看到一排的「Annotation」，其中與「Spring Framework」有關的註解為「@SpringBootConfiguration」以及「@EnableAutoConfiguration」和「@ComponentScan」；而前兩者又是屬於「Spring Boot」。
關於「Spring Boot」註解中，前者「@SpringBootConfiguration」是作為標準「Spring Framework」中「@Configuration」的替代，功能一致，官方敘述如下：
而後者「@EnableAutoConfiguration」，就是本文主角「Spring Boot」自動裝載的關鍵。
「@EnableAutoConfiguration」
關於「@EnableAutoConfiguration」的功能，就如官方描述那樣，能夠自動裝載所需要的「Bean」，會在「@SpringBootApplication」啟動時自動被啟動⋯等，如下：
介紹的描述稍微看一下即可，重點還是程式碼的部分，如下：
如上圖，在「@EnableAutoConfiguration」中，與「Spring Boot」自動裝載相關的註解有二，我們先介紹「@AutoConfigurationPackage」，該註解的功能是：「將標有該註解的類別，其所在的『Package』位置作為自動配置的路徑。」；這也就是為了「Spring Boot」應用會要求「Application.java」配置路徑的原因，「@AutoConfigurationPackage」的源碼如下：
看到「@Import({Registrar.class})」，繼續走下去，如下：
是的，就如同我們所見，「Registrar」是個靜態內部類別，而它的外部類別是「AutoConfigurationPackages」，並實作「ImportBeanDefinitionRegistrar」中的「registerBeanDefinitions()」方法，上圖紅色底線標示處是實作內容，也是關鍵的所在。
而「ImportBeanDefinitionRegistrar」是「Spring Framework」中相當重要的一個類別，它是一個接口，「registerBeanDefinitions()」是其唯一的方法，功能是向容器執行「Bean」註冊。
備註：該內容屬於「Spring Framework」的「反轉注入」，故筆者就不多談，詳細可以參考「在@Import注解中使用ImportBeanDefinitionRegistrar向容器中注册bean」。
回到標示紅色底線的地方，看到「AutoConfigurationPackages.register()」方法的第二個傳入參數，如下：
其中的「PackageImport.class」，點進去，如下：
如上圖，「PackageImport.class」也是個靜態內部類，在建構子的部分，它會去呼叫「AnnotationMetadata」的「getClassName()」取得元數據的「ClassName」，後再藉由「ClassUtils.getPackageName()」方法就可以獲得元數據的「PackageName」。
接著同樣是紅色底線的地方，「AutoConfigurationPackages.register()」方法，如下：
老樣子，對著方法點進去，如下：
如我們所見，「register()」的邏輯相當清晰，一開始就先藉由邏輯判斷的方法「containsBeanDefinition()」來判斷目標「Bean」是否已經存在，若存在，直接取得「Bean Definition」，並將「Package Name」加入，官方文件的描述如下：
但一般來說，新服務啟動時，在初始化的情況下，容器內自然是空的，故走「else」，如下：
在「else」中會建構一個新的「BeanDefinition」物件，並進行註冊。
順帶一提，在「else」內容的第二行中，有個「BasePackages.class」，其實該類別可以用於保存「Packages」的資訊，其建構子如下：
至此，總算是將「@AutoConfigurationPackage」介紹到一個段落了。
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
接著，我們要關注的是，在「@EnableAutoConfiguration」中的另外一個註解：@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)，如下：
首先「AutoConfigurationImportSelector」類的字尾是「ImportSelector」，而「ImportSelector」是一個與注入有關且非常重要的一個介面，廢話不多說，直接點進去：
我們可以看到「AutoConfigurationImportSelector」實作一堆的接口，包含「DeferredImportSelector」與「Aware」的子類；「Aware」也是「Spring Framework」中相當重要的機制。
雖說如此，但其實「Aware」也只是個標識用的接口而已，其子類才是真正地有明確定義，但由於「Spring Framework」的「Aware」機制不在本文的所要探討的範圍內，詳細的資訊可以參考「”感知(Aware)“ Spring 框架的能力」。
回到先前的「AutoConfigurationImportSelector」，往下捲可以找到一個很關鍵的方法「selectImports()」，如下：
備註：「ImportSelector.selectImports()」是「ImportSelector」介面的唯一一個方法，它與「Spring Framework」的注入機制有關，本文主探討的內容是「Spring Boot」的自動裝載，關於「ImportSelector」的機制原理可以參考「深入理解Spring的ImportSelector接口」。
接著，在「selectImports()」方法中就會大量的加載外部配置，其關鍵的方法是「getAutoConfigurationEntry()」，如下：
點進去，其關鍵的方法是「getCandidateConfigurations()」，如下：
再點進去，找到「SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames()」，如下：
同樣地繼續走下去，在「loadFactoryNames()」有兩行代碼，第一會加載自定義的配置檔，而第二行則有個關鍵的方法：「loadSpringFactories()」，如下：
稍微往下滑，找到「loadSpringFactories()」的實作，如下：
其關鍵在紅色框包覆的區塊中的「FACTORIES_RESOURCE_LOCATION」，它代表著「Spring Boot」相關組件配置檔的位置，其路徑如下：
而「Spring Boot」相關的組件就會在該配置檔內定義需要的內容，以我們先前介紹過的「EnableAutoConfiguration」為例，目錄如下：
其配置內容如下：
如上圖，文件中是以「Key-Value」的形式表示，而前面的「Key」代表所對應的「Annotation」，如此處的就是「EnableAutoConfiguration」，廢話不多說，直接開點，如下：
而後面的「Value」則代表對應的「Configuration」，我們直接點第一個，如下：
此外，一個「Annotation」是可以對應多個配置類的。
至此，「Spring Boot」的自動裝載已介紹完畢。
實作範例
接著，我們就來實作一個自動裝載的範例。
首先，我們要建立一個「Bean」，以「User」為例，如下：
如果有引入「Lombok」，就可省略「Getter/Setter」，由套件自動生成。
有著「Bean」之後，我們要建立一個配置類，其目的是在「Bean」生成時給予配置，例如配置「User」的「username」和「age」，如下：
到時候，「Bean」生成就會按照我們的設定產生。
接著我們還需要建立一個「Annotation」，就叫做「EnableUserBean」，類別內容如下：
最後，我們需要一個「ImportSelector」。
因此我們建立「UserImportSelector」，並繼承「ImportSelector」後，再覆寫「selectImports()」方法，類別內容如下：
至此，我們就完成了，為了方便，我們在此就將「UserConfiguration」直接寫死，而不是像源碼一樣寫在「META-INF/spring.factories」，並藉由文檔讀取來載入配置。
寫個測試類別，如下：
執行結果如下：
收工。
總結
自動裝載的機制可以說是「Spring Boot」的核心之一，例如近些年如日中天的微服務框架：「Spring Cloud」，其有許多組件就是以這樣的方式被集成的，如「Spring Cloud Netflix」中的「Eureka」、「Ribbon」⋯等。
其實「Spring Boot」可以理解為傳統「Spring Web MVC」的精簡版，它藉由大量的自動化來簡化原本繁瑣的文件配置。
由於「Spring Boot」簡潔的特性，外加「Spring Cloud」的崛起，所以相對的，以傳統「Spring Web MVC」為主的專案逐漸變少，但到底它仍然是基於「Spring Framework」的框架，所以它們仍有著許多相同的技術原理，若時間允許，仍建議花時間熟悉其源碼。
