SpringBoot源码分析之SpringBoot的启动过程

SpringBoot的启动很简单，代码如下：

    @SpringBootApplication
    public class MyApplication {
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
        }
    }

从代码上可以看出，调用了SpringApplication的静态方法run。这个run方法会构造一个SpringApplication的实例，然后再调用这里实例的run方法就表示启动SpringBoot。

因此，想要分析SpringBoot的启动过程，我们需要熟悉SpringApplication的构造过程以及SpringApplication的run方法执行过程即可。

我们以上述这段代码为例，分析SpringBoot的启动过程。

SpringApplication的构造过程

SpringApplication构造的时候内部会调用一个private方法initialize：

    public SpringApplication(Object... sources) {
      initialize(sources); // sources目前是一个MyApplication的class对象
    }

    private void initialize(Object[] sources) {
      if (sources != null && sources.length > 0) {
        this.sources.addAll(Arrays.asList(sources)); // 把sources设置到SpringApplication的sources属性中，目前只是一个MyApplication类对象
      }
      this.webEnvironment = deduceWebEnvironment(); // 判断是否是web程序(javax.servlet.Servlet和org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext都必须在类加载器中存在)，并设置到webEnvironment属性中
      // 从spring.factories文件中找出key为ApplicationContextInitializer的类并实例化后设置到SpringApplication的initializers属性中。这个过程也就是找出所有的应用程序初始化器
      setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(
          ApplicationContextInitializer.class));
      // 从spring.factories文件中找出key为ApplicationListener的类并实例化后设置到SpringApplication的listeners属性中。这个过程就是找出所有的应用程序事件监听器
      setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
      // 找出main类，这里是MyApplication类
      this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
    }

ApplicationContextInitializer，应用程序初始化器，做一些初始化的工作：

    public interface ApplicationContextInitializer {
        void initialize(C applicationContext);
    }

ApplicationListener，应用程序事件(ApplicationEvent)监听器：

    public interface ApplicationListener extends EventListener {
        void onApplicationEvent(E event);
    }

这里的应用程序事件(ApplicationEvent)有应用程序启动事件(ApplicationStartedEvent)，失败事件(ApplicationFailedEvent)，准备事件(ApplicationPreparedEvent)等。

应用程序事件监听器跟监听事件是绑定的。比如ConfigServerBootstrapApplicationListener只跟ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件绑定，LiquibaseServiceLocatorApplicationListener只跟ApplicationStartedEvent事件绑定，LoggingApplicationListener跟所有事件绑定等。

默认情况下，initialize方法从spring.factories文件中找出的key为ApplicationContextInitializer的类有：

1. org.springframework.boot.context.config.DelegatingApplicationContextInitializer
2. org.springframework.boot.context.ContextIdApplicationContextInitializer
3. org.springframework.boot.context.ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer
4. org.springframework.boot.context.web.ServerPortInfoApplicationContextInitializer
5. org.springframework.boot.autoconfigure.logging.AutoConfigurationReportLoggingInitializer

key为ApplicationListener的有：

1. org.springframework.boot.context.config.ConfigFileApplicationListener
2. org.springframework.boot.context.config.AnsiOutputApplicationListener
3. org.springframework.boot.logging.LoggingApplicationListener
4. org.springframework.boot.logging.ClasspathLoggingApplicationListener
5. org.springframework.boot.autoconfigure.BackgroundPreinitializer
6. org.springframework.boot.context.config.DelegatingApplicationListener
7. org.springframework.boot.builder.ParentContextCloserApplicationListener
8. org.springframework.boot.context.FileEncodingApplicationListener
9. org.springframework.boot.liquibase.LiquibaseServiceLocatorApplicationListener

SpringApplication的执行

分析run方法之前，先看一下SpringApplication中的一些事件和监听器概念。

首先是SpringApplicationRunListeners类和SpringApplicationRunListener类的介绍。

SpringApplicationRunListeners内部持有SpringApplicationRunListener集合和1个Log日志类。用于SpringApplicationRunListener监听器的批量执行。

SpringApplicationRunListener看名字也知道用于监听SpringApplication的run方法的执行。

它定义了5个步骤：

1. started(run方法执行的时候立马执行；对应事件的类型是ApplicationStartedEvent)
2. environmentPrepared(ApplicationContext创建之前并且环境信息准备好的时候调用；对应事件的类型是ApplicationEnvironmentPreparedEvent)
3. contextPrepared(ApplicationContext创建好并且在source加载之前调用一次；没有具体的对应事件)
4. contextLoaded(ApplicationContext创建并加载之后并在refresh之前调用；对应事件的类型是ApplicationPreparedEvent)
5. finished(run方法结束之前调用；对应事件的类型是ApplicationReadyEvent或ApplicationFailedEvent)

SpringApplicationRunListener目前只有一个实现类EventPublishingRunListener，它把监听的过程封装成了SpringApplicationEvent事件并让内部属性(属性名为multicaster)ApplicationEventMulticaster接口的实现类SimpleApplicationEventMulticaster广播出去，广播出去的事件对象会被SpringApplication中的listeners属性进行处理。

所以说SpringApplicationRunListener和ApplicationListener之间的关系是通过ApplicationEventMulticaster广播出去的SpringApplicationEvent所联系起来的。

SpringApplication的run方法代码如下：

    public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
      StopWatch stopWatch = new StopWatch(); // 构造一个任务执行观察器
      stopWatch.start(); // 开始执行，记录开始时间
      ConfigurableApplicationContext context = null;
      configureHeadlessProperty();
      // 获取SpringApplicationRunListeners，内部只有一个EventPublishingRunListener
      SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
      // 上面分析过，会封装成SpringApplicationEvent事件然后广播出去给SpringApplication中的listeners所监听
      // 这里接受ApplicationStartedEvent事件的listener会执行相应的操作
      listeners.started();
      try {
        // 构造一个应用程序参数持有类
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
            args);
        // 创建Spring容器
        context = createAndRefreshContext(listeners, applicationArguments);
        // 容器创建完成之后执行额外一些操作
        afterRefresh(context, applicationArguments);
        // 广播出ApplicationReadyEvent事件给相应的监听器执行
        listeners.finished(context, null);
        stopWatch.stop(); // 执行结束，记录执行时间
        if (this.logStartupInfo) {
          new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
              .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
        }
        return context; // 返回Spring容器
      }
      catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, listeners, ex); // 这个过程报错的话会执行一些异常操作、然后广播出ApplicationFailedEvent事件给相应的监听器执行
        throw new IllegalStateException(ex);
      }
    }

创建容器的方法createAndRefreshContext如下：

    private ConfigurableApplicationContext createAndRefreshContext(
        SpringApplicationRunListeners listeners,
        ApplicationArguments applicationArguments) {
      ConfigurableApplicationContext context; // 定义Spring容器
      // 创建应用程序的环境信息。如果是web程序，创建StandardServletEnvironment；否则，创建StandardEnvironment
      ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
      // 配置一些环境信息。比如profile，命令行参数
      configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
      // 广播出ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件给相应的监听器执行
      listeners.environmentPrepared(environment);
      // 环境信息的校对
      if (isWebEnvironment(environment) && !this.webEnvironment) {
        environment = convertToStandardEnvironment(environment);
      }

      if (this.bannerMode != Banner.Mode.OFF) { // 是否在控制台上打印自定义的banner
        printBanner(environment);
      }

      // Create, load, refresh and run the ApplicationContext
      context = createApplicationContext(); // 创建Spring容器
      context.setEnvironment(environment); // 设置Spring容器的环境信息
      postProcessApplicationContext(context); // 回调方法，Spring容器创建之后做一些额外的事
      applyInitializers(context); // SpringApplication的的初始化器开始工作
      // 遍历调用SpringApplicationRunListener的contextPrepared方法。目前只是将这个事件广播器注册到Spring容器中
      listeners.contextPrepared(context);
      if (this.logStartupInfo) {
        logStartupInfo(context.getParent() == null);
        logStartupProfileInfo(context);
      }

      // 把应用程序参数持有类注册到Spring容器中，并且是一个单例
      context.getBeanFactory().registerSingleton("springApplicationArguments",
          applicationArguments);

      Set