SpringBoot工作原理

SpringBoot工作原理

Spring Boot是由Pivotal团队提供的全新框架，其设计目的是用来简化新Spring应用的初始搭建以及开发过程。该框架使用了特定的方式来进行配置，从而使开发人员不再需要定义样板化的配置。通过这种方式，Spring Boot致力于在蓬勃发展的快速应用开发领域(rapid application development)成为领导者。

Spring框架是Java平台上的一种开源应用框架，提供具有控制反转特性的容器。尽管Spring框架自身对编程模型没有限制，但其在Java应用中的频繁使用让它备受青睐，以至于后来让它作为EJB（EnterpriseJavaBeans）模型的补充，甚至是替补。Spring框架为开发提供了一系列的解决方案，比如利用控制反转的核心特性，并通过依赖注入实现控制反转来实现管理对象生命周期容器化，利用面向切面编程进行声明式的事务管理，整合多种持久化技术管理数据访问，提供大量优秀的Web框架方便开发等等。Spring框架具有控制反转（IOC）特性，IOC旨在方便项目维护和测试，它提供了一种通过Java的反射机制对Java对象进行统一的配置和管理的方法。Spring框架利用容器管理对象的生命周期，容器可以通过扫描XML文件或类上特定Java注解来配置对象，开发者可以通过依赖查找或依赖注入来获得对象。Spring框架具有面向切面编程（AOP）框架，SpringAOP框架基于代理模式，同时运行时可配置；AOP框架主要针对模块之间的交叉关注点进行模块化。Spring框架的AOP框架仅提供基本的AOP特性，虽无法与AspectJ框架相比，但通过与AspectJ的集成，也可以满足基本需求。Spring框架下的事务管理、远程访问等功能均可以通过使用SpringAOP技术实现。Spring的事务管理框架为Java平台带来了一种抽象机制，使本地和全局事务以及嵌套事务能够与保存点一起工作，并且几乎可以在Java平台的任何环境中工作。Spring集成多种事务模板，系统可以通过事务模板、XML或Java注解进行事务配置，并且事务框架集成了消息传递和缓存等功能。Spring的数据访问框架解决了开发人员在应用程序中使用数据库时遇到的常见困难。它不仅对Java:JDBC、iBATS/MyBATIs、Hibernate、Java数据对象（JDO）、ApacheOJB和ApacheCayne等所有流行的数据访问框架中提供支持，同时还可以与Spring的事务管理一起使用，为数据访问提供了灵活的抽象。Spring框架最初是没有打算构建一个自己的WebMVC框架，其开发人员在开发过程中认为现有的StrutsWeb框架的呈现层和请求处理层之间以及请求处理层和模型之间的分离不够，于是创建了SpringMVC。

特点

• 可以创建独立的Spring应用程序，并且基于其Maven或Gradle插件，可以创建可执行的JARs和WARs；
• 内嵌Tomcat或Jetty等Servlet容器；
• 提供自动配置的“starter”项目对象模型（POMS）以简化Maven配置；
• 尽可能自动配置Spring容器；
• 提供准备好的特性，如指标、健康检查和外部化配置；
• 绝对没有代码生成，不需要XML配置。

重要策略

SpringBoot框架中还有两个非常重要的策略：开箱即用和约定优于配置。

开箱即用，Outofbox，是指在开发过程中，通过在Maven项目的pom文件中添加相关依赖包，然后使用对应注解来代替繁琐的XML配置文件以管理对象的生命周期。这个特点使得开发人员摆脱了复杂的配置工作以及依赖的管理工作，更加专注于业务逻辑。

约定优于配置，Convention over configuration，是一种由SpringBoot本身来配置目标结构，由开发者在结构中添加信息的软件设计范式。这一特点虽降低了部分灵活性，增加了BUG定位的复杂性，但减少了开发人员需要做出决定的数量，同时减少了大量的XML配置，并且可以将代码编译、测试和打包等工作自动化。

SpringBoot应用系统开发模板的基本架构设计从前端到后台进行说明：前端常使用模板引擎，主要有FreeMarker和Thymeleaf，它们都是用Java语言编写的，渲染模板并输出相应文本，使得界面的设计与应用的逻辑分离，同时前端开发还会使用到Bootstrap、AngularJS、JQuery等；在浏览器的数据传输格式上采用Json，非xml，同时提供RESTfulAPI；SpringMVC框架用于数据到达服务器后处理请求；到数据访问层主要有Hibernate、MyBatis、JPA等持久层框架；数据库常用MySQL；开发工具推荐IntelliJIDEA。

工作原理

• @configuration（相当于xml中的 配置spring并启动spring容器） ：任何一个标注了@configuration的Java类定义都是一个JavaConfig配置类
• @bean （相当于xml中的） ：任何一个标注了@bean的方法，其返回值将作为一个bean定义注册到spring的ioc容器，方法名将默认成为该bean定义的id
• @ComponentScan （相当于xml中context:component-scan）: @ComponentScan用于配合一些元信息Java annotation，比如@component和@repository等，将标注了这些元信息annotation的bean定义类批量采集到spring的ioc容器中。
  我们可以通过basePackages等属性来细粒度地定制@ComponentScan自动扫描的范围，如果不指定，则默认spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描
• @PropertySource (相当于xml中的context:property-placeholder) : @PropertySource用于从某些地方加载*.properties文件内容，并将其中的属性加载到ioc容器中，便于填充一些bean定义属性的占位符
• @Impor （@Import(AddressAutoConfig.class)）: @Import负责引入JavaConfig形式（class）定义的ioc容器配置
• @ImportResource (相当于): 有一些遗留的配置或者遗留系统需要以xml的形式来配置（比如dubbo框架），我们依然可以通过@ImportResource将它们一起合并到当前JavaConfig配置的容器中
• @MapperScan （相当于xml文件中MapperScannerConfigurer下的basePackage）: mapper接口扫描注解
• application.properties中的mybatis.mapperLocations （相当于xml文件下Mybatis SqlSessionFactoryBean下的mapperLocations）：主要用来指明mapper xml文件的位置
• springboot+mybatis需要@MapperScan与mybatis.mapperLocations均指明，才能生成mapper接口实现类并注入spring容器中

执行流程

1）如果我们使用的是 SpringApplication 的静态 run 方法，那么，这个方法里面首先需要创建一个 SpringApplication 对象实例，然后调用这个创建好的 SpringApplication 的实例 run方 法。在 SpringApplication 实例初始化的时候，它会提前做几件事情：

• 根据 classpath 里面是否存在某个特征类（org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext）来决定是否应该创建一个为 Web 应用使用的 ApplicationContext 类型，还是应该创建一个标准 Standalone 应用使用的 ApplicationContext 类型。
• 使用 SpringFactoriesLoader 在应用的 classpath 中查找并加载所有可用的 ApplicationContextInitializer。
• 使用 SpringFactoriesLoader 在应用的 classpath 中查找并加载所有可用的 ApplicationListener。
• 推断并设置 main 方法的定义类。

2）SpringApplication 实例初始化完成并且完成设置后，就开始执行 run 方法的逻辑了，方法执行伊始，首先遍历执行所有通过 SpringFactoriesLoader 可以查找到并加载的 SpringApplicationRunListener，调用它们的 started() 方法，告诉这些 SpringApplicationRunListener，“嘿，SpringBoot 应用要开始执行咯！”。

3）创建并配置当前 SpringBoot 应用将要使用的 Environment（包括配置要使用的 PropertySource 以及 Profile）。

4）遍历调用所有 SpringApplicationRunListener 的 environmentPrepared（）的方法，告诉它们：“当前 SpringBoot 应用使用的 Environment 准备好咯！”。

5）如果 SpringApplication的showBanner 属性被设置为 true，则打印 banner（SpringBoot 1.3.x版本，这里应该是基于 Banner.Mode 决定 banner 的打印行为）。这一步的逻辑其实可以不关心，我认为唯一的用途就是“好玩”（Just For Fun）。

6）根据用户是否明确设置了applicationContextClass 类型以及初始化阶段的推断结果，决定该为当前 SpringBoot 应用创建什么类型的 ApplicationContext 并创建完成，然后根据条件决定是否添加 ShutdownHook，决定是否使用自定义的 BeanNameGenerator，决定是否使用自定义的 ResourceLoader，当然，最重要的，将之前准备好的 Environment 设置给创建好的 ApplicationContext 使用。

7）ApplicationContext 创建好之后，SpringApplication 会再次借助 Spring-FactoriesLoader，查找并加载 classpath 中所有可用的 ApplicationContext-Initializer，然后遍历调用这些 ApplicationContextInitializer 的 initialize（applicationContext）方法来对已经创建好的 ApplicationContext 进行进一步的处理。

8）遍历调用所有 SpringApplicationRunListener 的 contextPrepared（）方法，通知它们：“SpringBoot 应用使用的 ApplicationContext 准备好啦！”

9）最核心的一步，将之前通过 @EnableAutoConfiguration 获取的所有配置以及其他形式的 IoC 容器配置加载到已经准备完毕的 ApplicationContext。

10）遍历调用所有 SpringApplicationRunListener 的 contextLoaded() 方法，告知所有 SpringApplicationRunListener，ApplicationContext “装填完毕”！

11）调用 ApplicationContext 的 refresh() 方法，完成 IoC 容器可用的最后一道工序。

12）查找当前 ApplicationContext 中是否注册有 CommandLineRunner，如果有，则遍历执行它们。

13）正常情况下，遍历执行 SpringApplicationRunListener 的 finished() 方法，告知它们：“搞定！”。（如果整个过程出现异常，则依然调用所有 SpringApplicationRunListener 的 finished() 方法，只不过这种情况下会将异常信息一并传入处理）。

至此，一个完整的 SpringBoot 应用启动完毕！

SpringBoot应用启动步骤简要示意图

参考文章：
https://baike.baidu.com/item/Spring%20Boot/20249767?fr=aladdin
https://www.jianshu.com/p/431b53bc38cc
http://c.biancheng.net/view/4632.html