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Spring Boot数据源配置原理

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在数据库访问过程中，“数据源”无疑是最重要的概念之一，它不仅可以对与数据库访问相关的各种参数进行封装和统一管理，还可以管理数据库连接池，提高数据库连接性能。

目前，在市面上有很多优秀的开源数据源，例如 DBCP、C3P0、Druid、HikariCP 等等。在 Spring Boot 2.x 中，则采用目前性能最佳的 HikariCP 作为其默认数据源。接下来，我们就来具体介绍下 Spring Boot 的默认数据源配置及其原理。

DataSourceAutoConfiguration

我们知道，Spring Boot 中几乎所有的默认配置都是通过配置类 XxxAutoConfiguration 进行配置的，Spring Boot 数据源也不例外，它的自动配置类是：DataSourceAutoConfiguration。

DataSourceAutoConfiguration 中共包括以下 5 个内部静态类：
  • EmbeddedDatabaseCondition
  • PooledDataSourceAvailableCondition
  • PooledDataSourceCondition
  • PooledDataSourceConfiguration（池化数据源自动配置类）
  • EmbeddedDatabaseConfiguration（内嵌数据源自动配置类）

其中，PooledDataSourceConfiguration 和 EmbeddedDatabaseConfiguration 为使用了 @Configuration 注解的自动配置类，其余 3 个为限制条件类。

EmbeddedDatabaseConfiguration 

顾名思义，EmbeddedDatabaseConfiguration 是内嵌数据源的自动配置类，该类中并没有任何的方法实现，它的主要功能都是通过 @Import 注解引入 EmbeddedDataSourceConfiguration 类来实现的。 
@Import({EmbeddedDataSourceConfiguration.class})

EmbeddedDataSourceConfiguration 向容器中添加了一个 Spring Boot 内嵌的数据源，该数据源支持 HSQL，H2 和 DERBY 三种数据库，其部分代码如下。  
@Configuration(
    proxyBeanMethods = false
)
@EnableConfigurationProperties({DataSourceProperties.class})
public class EmbeddedDataSourceConfiguration implements BeanClassLoaderAware {
    private ClassLoader classLoader;

    public EmbeddedDataSourceConfiguration() {
    }

    public void setBeanClassLoader(ClassLoader classLoader) {
        this.classLoader = classLoader;
    }
    //向容器中添加 Spring Boot 内嵌的数据源
    @Bean(
        destroyMethod = "shutdown"
    )
    public EmbeddedDatabase dataSource(DataSourceProperties properties) {
        return (new EmbeddedDatabaseBuilder()).setType(EmbeddedDatabaseConnection.get(this.classLoader).getType()).setName(properties.determineDatabaseName()).build();
    }
}

通过上面的分析，我们知道自动配置类 EmbeddedDatabaseConfiguration 的作用是向容器中添加一个内嵌的数据源（DataSource），但这是有条件限制的。

在 EmbeddedDatabaseConfiguration 类上还使用一个 @Conditional 注解，该注解使用了 DataSourceAutoConfiguration 的内部限制条件类 EmbeddedDatabaseCondition 来进行条件判断。 
@Conditional({DataSourceAutoConfiguration.EmbeddedDatabaseCondition.class})

EmbeddedDatabaseCondition 主要用来检测容器中是否已经存在池化数据源（PooledDataSource）。若容器中存在池化数据源时，则 EmbeddedDatabaseConfiguration 不能被实例化。只有当容器中不存在池化数据源时，EmbeddedDatabaseConfiguration 才能被实例化，才能向容器中添加内嵌数据源（EmbeddedDataSource）。

PooledDataSourceConfiguration

PooledDataSourceConfiguration 是池化数据源的自动配置类，该类上使用了一个 @Conditional 注解，该注解使用了 DataSourceAutoConfiguration 的内部限制条件类 PooledDataSourceCondition 来进行条件判断。 
@Conditional({DataSourceAutoConfiguration.PooledDataSourceCondition.class})

PooledDataSourceCondition 与 EmbeddedDatabaseCondition 一样，也是用来检测容器中是否已经存在池化数据源的，但不同的是，PooledDataSourceConfiguration 是只有当容器中存在池化数据源时， 才可以被实例化，才可以向容器中添加池化数据源。

与 EmbeddedDatabaseConfiguration 一样，PooledDataSourceConfiguration  类中也没有任何的方法实现，它的所有功能都是通过 @Import 注解引入其他的类实现的。 
@Import({Hikari.class, Tomcat.class, Dbcp2.class, OracleUcp.class, Generic.class, DataSourceJmxConfiguration.class})

PooledDataSourceConfiguration  通过 @Import 注解引入了 Hikari、Tomcat、Dbcp2、OracleUcp 和 Generic 五个数据源配置类，它们都是 DataSourceConfiguration 的内部类，且它们的功能类似，都是向容器中添加指定的数据源。

下面我们以 Hikari 为例进行分析，Hikari 的源码如下。 
@Configuration(
    proxyBeanMethods = false
)
@ConditionalOnClass({HikariDataSource.class})
@ConditionalOnMissingBean({DataSource.class})
@ConditionalOnProperty(
    name = {"spring.datasource.type"},
    havingValue = "com.zaxxer.hikari.HikariDataSource",
    matchIfMissing = true
)
static class Hikari {
    Hikari() {
    }

    @Bean
    @ConfigurationProperties(
        prefix = "spring.datasource.hikari"
    )
    HikariDataSource dataSource(DataSourceProperties properties) {
        HikariDataSource dataSource = (HikariDataSource)DataSourceConfiguration.createDataSource(properties, HikariDataSource.class);
        if (StringUtils.hasText(properties.getName())) {
            dataSource.setPoolName(properties.getName());
        }
        return dataSource;
    }
}

在 Hikari 类中，主要使用以下注解：
  • @Configuration：表示当前类是一个配置类；
  •  @ConditionalOnMissingBean({DataSource.class})：表示容器中没有用户自定义的数据源时，该配置类才会被实例化；
  • @ConditionalOnClass({HikariDataSource.class}) ：表示必须在类路径中存在 HikariDataSource 类时，Hikari 才会实例化。而 HikariDataSource 类是由 spring- boot-starter-jdbc 默认将其引入的，因此只要我们在 pom.xml 中引入了该 starter， Hikari 就会被实例化（这也是 Spring Boot 2.x 默认使用 HikariCP 作为其数据源的原因）。；
  • @ConditionalOnProperty( name = {"spring.datasource.type"},havingValue = "com.zaxxer.hikari.HikariDataSource",matchIfMissing = true)： 表示当 Spring Boot 配置文件中，配置了 spring.datasource.type = com.zaxxer.hikari.HikariDataSource（明确指定使用 Hikari 数据源）或者不配置 spring.datasource.type（即默认情况）时，Hikari 才会被实例化。
 
Hikari 类通过 @Bean 注解向容器中添加了 HikariDataSource 组件，该组件的实例对象是通过调用 DataSourceConfiguration 的 createDataSource() 方法得到的，代码如下。 
@Bean
@ConfigurationProperties(
    prefix = "spring.datasource.hikari"
)
HikariDataSource dataSource(DataSourceProperties properties) {
    HikariDataSource dataSource = (HikariDataSource)DataSourceConfiguration.createDataSource(properties, HikariDataSource.class);
    if (StringUtils.hasText(properties.getName())) {
        dataSource.setPoolName(properties.getName());
    }
    return dataSource;
}

在 createDataSource() 方法中，调用 DataSourceProperties 的 initializeDataSourceBuilder() 来初始化 DataSourceBuilder,源码如下。 
protected static <T> T createDataSource(DataSourceProperties properties, Class<? extends DataSource> type) {
    return properties.initializeDataSourceBuilder().type(type).build();
}

initializeDataSourceBuilder() 方法通过调用 DataSourceBuilder 的 create() 方法创建 DataSourceBuilder 对象，并根据 Spring Boot 的配置文件（application.properties/yml）中的配置，依次设置数据源类型、驱动类名、连接 url、 用户名和密码等信息。 
public DataSourceBuilder<?> initializeDataSourceBuilder() {
    return DataSourceBuilder.create(this.getClassLoader()).type(this.getType()).
          driverClassName(this.determineDriverClassName()).url(this.determineUrl()).username(this.determineUsername()).password(this.determinePassword());
}
 
上面提到 spring.datasource.type 默认是可以不用配置的，因此在 createDataSource() 方法在获取到回传回来的 DataSourceBuilder 对象后，还需要将其 type 属性再次设置为 HikariDataSource，并调用 DataSourceBuilder 的 build() 方法，完成 HikariDataSource 的初始化。


图1：初始化 HikariDataSource

dataSource() 方法获得数据源对象，并设置了连接池的名字（name），注入到容器中。

图2：设置连接池 name


自此，我们就完成了对 Spring Boot 数据源自动配置原理的分析。

总结

通过对 Spring Boot 数据源自动配置原理的分析可知：
  • 在用户没有配置数据源的情况，若容器中存在 HikariDataSource 类，则 Spring Boot 就会自动实例化 Hikari，并将其作为其数据源。
  • Spring Boot 的 JDBC 场景启动器（spring-boot-starter-data-jdbc）通过 spring- boot-starter-jdbc 默认引入了 HikariCP 数据源（包含 HikariDataSource 类），因此 Spring Boot 默认使用 HikariCP 作为其数据源。

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