springBoot深入理解--启动原理

Spring Boot学习

        Spring Boot是为了简化Spring应用的创建、运行、调试、部署等而出现的，使用它可以做到专注于Spring应用的开发，而无需过多关注XML的配置。

简单来说，它提供了一堆依赖打包，并已经按照使用习惯解决了依赖问题---习惯大于约定。

 

注：Spring Boot默认使用tomcat作为服务器，使用logback提供日志记录。

一：使用前提

       Spring Boot提供了一系列的依赖包，所以需要构建工具的支持：maven 或 gradle。个人仅熟悉maven，所以下面的内容都是maven相关的。

使用

① 新建一个maven项目。

② pom中parent设为 spring-boot-starter-parent 。建议使用最新的 RELEASE 版本。否则可能需要设置  和 。

③ 添加应用需要的starter模块，作为示例，我们仅添加web starter模块。

　　这里需要解释下starter模块，简单的说，就是一系列的依赖包组合。例如web starter模块，就是包含了Spring Boot预定义的一些Web开发的常用依赖：（其中starter模块    Spring Boot应用启动器基本的一共有44种附文末）

○ spring-web, spring-webmvc            Spring WebMvc框架

○ tomcat-embed-*                              内嵌Tomcat容器

○ jackson                                             处理json数据

○ spring-*                                            Spring框架

○ spring-boot-autoconfigure             Spring Boot提供的自动配置功能

 

换句话说，当你添加了相应的starter模块，就相当于添加了相应的所有必须的依赖包。

starter模块的列表及含义，见 Spring Boot的启动器Starter详解 。

 

至此，pom内容如下：

    4.0.0
    cn.larry.spring
    larry-spring-demo4
    0.0.1-SNAPSHOT

    
        org.springframework.boot
        spring-boot-starter-parent
        1.4.0.RELEASE
    

    
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-web
        
    

基本上，如果没有特别的需要，现在就可以直接写Controller了！！！--特别的需要 是指设置容器、访问端口、路径等。后面再解释。

④ 写一个简单的Controller。--直接拿了 Spring Boot——开发新一代Spring Java应用 中的示例。

package cn.larry.spring.controller;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

@Controller
@EnableAutoConfiguration
public class SampleController {

    @RequestMapping("/")
    @ResponseBody
    String home() {
        return "Hello World!";
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SpringApplication.run(SampleController.class, args);
    }
}

这里有两个新东西：@EnableAutoConfiguration 和 SpringApplication 。

二：配置参数详解

SpringBootApplication背后的秘密

虽然定义使用了多个Annotation进行了原信息标注，但实际上重要的只有三个Annotation：

• @Configuration（@SpringBootConfiguration点开查看发现里面还是应用了@Configuration）

• @EnableAutoConfiguration

• @ComponentScan

所以，如果我们使用如下的SpringBoot启动类，整个SpringBoot应用依然可以与之前的启动类功能对等：

每次写这3个比较累，所以写一个@SpringBootApplication方便点。接下来分别介绍这3个Annotation。

@Configuration

这里的@Configuration对我们来说不陌生，它就是JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置类使用的那个@Configuration，SpringBoot社区推荐使用基于JavaConfig的配置形式，所以，这里的启动类标注了@Configuration之后，本身其实也是一个IoC容器的配置类。

举几个简单例子回顾下，XML跟config配置方式的区别：

• 表达形式层面

  基于XML配置的方式是这样：

而基于JavaConfig的配置方式是这样：

任何一个标注了@Configuration的Java类定义都是一个JavaConfig配置类。

• 注册bean定义层面

  基于XML的配置形式是这样：

而基于JavaConfig的配置形式是这样的：

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，方法名将默认成该bean定义的id。

• 表达依赖注入关系层面

  为了表达bean与bean之间的依赖关系，在XML形式中一般是这样：

而基于JavaConfig的配置形式是这样的：

如果一个bean的定义依赖其他bean,则直接调用对应的JavaConfig类中依赖bean的创建方法就可以了。

@ComponentScan

@ComponentScan这个注解在Spring中很重要，它对应XML配置中的元素，@ComponentScan的功能其实就是自动扫描并加载符合条件的组件（比如@Component和@Repository等）或者bean定义，最终将这些bean定义加载到IoC容器中。

我们可以通过basePackages等属性来细粒度的定制@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。

注：所以SpringBoot的启动类最好是放在root package下，因为默认不指定basePackages。

@EnableAutoConfiguration

个人感觉@EnableAutoConfiguration这个Annotation最为重要，所以放在最后来解读，大家是否还记得Spring框架提供的各种名字为@Enable开头的Annotation定义？比如@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等，@EnableAutoConfiguration的理念和做事方式其实一脉相承，简单概括一下就是，借助@Import的支持，收集和注册特定场景相关的bean定义。

• @EnableScheduling是通过@Import将Spring调度框架相关的bean定义都加载到IoC容器。

• @EnableMBeanExport是通过@Import将JMX相关的bean定义加载到IoC容器。

而@EnableAutoConfiguration也是借助@Import的帮助，将所有符合自动配置条件的bean定义加载到IoC容器，仅此而已！

@EnableAutoConfiguration作为一个复合Annotation,其自身定义关键信息如下：

其中，最关键的要属@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，借助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件的@Configuration配置都加载到当前SpringBoot创建并使用的IoC容器。就像一只“八爪鱼”一样

借助于Spring框架原有的一个工具类：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration可以智能的自动配置功效才得以大功告成！

自动配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader详解

SpringFactoriesLoader属于Spring框架私有的一种扩展方案，其主要功能就是从指定的配置文件META-INF/spring.factories加载配置。

配合@EnableAutoConfiguration使用的话，它更多是提供一种配置查找的功能支持，即根据@EnableAutoConfiguration的完整类名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作为查找的Key,获取对应的一组@Configuration类

上图就是从SpringBoot的autoconfigure依赖包中的META-INF/spring.factories配置文件中摘录的一段内容，可以很好地说明问题。

所以，@EnableAutoConfiguration自动配置的魔法骑士就变成了：从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件，并将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration对应的配置项通过反射（Java Refletion）实例化为对应的标注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类，然后汇总为一个并加载到IoC容器。

深入探索SpringApplication执行流程

SpringApplication的run方法的实现是我们本次旅程的主要线路，该方法的主要流程大体可以归纳如下：

1） 如果我们使用的是SpringApplication的静态run方法，那么，这个方法里面首先要创建一个SpringApplication对象实例，然后调用这个创建好的SpringApplication的实例方法。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。

• 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Spring Boot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，告诉他们：“当前SpringBoot应用使用的Environment准备好了咯！”。

5） 如果SpringApplication的showBanner属性被设置为true，则打印banner。

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。

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。

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、（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）

去除事件通知点后，整个流程如下：

 

SpringApplication 则是用于从main方法启动Spring应用的类。默认，它会执行以下步骤：

1. 创建一个合适的ApplicationContext实例 （取决于classpath）。
2. 注册一个CommandLinePropertySource，以便将命令行参数作为Spring properties。
3. 刷新application context，加载所有单例beans。
4. 激活所有CommandLineRunner beans。

默认，直接使用SpringApplication 的静态方法run()即可。但也可以创建实例，并自行配置需要的设置。

总结

到此，SpringBoot的核心组件完成了基本的解析，综合来看，大部分都是Spring框架背后的一些概念和实践方式，SpringBoot只是在这些概念和实践上对特定的场景事先进行了固化和升华，而也恰恰是这些固化让我们开发基于Sping框架的应用更加方便高效。

下面对启动的提示每一行做一解释：

⑥ 根据这个信息，我们可以看出很多东西，不过现在先访问一下吧。

默认访问地址： http://localhost:8080/

若想要路径中加入项目名称，将项目路径直接设为根路径 server.contextPath=/aaa

启动时的信息：

第 9 行，启动SampleController。
第10行，查找active profile，无，设为default。
第11行，刷新上下文。
第12行，初始化tomcat，设置端口8080，设置访问方式为http。
第13行，启动tomcat服务。
第14行，启动Servlet引擎。
第15行，Spring内嵌的WebApplicationContext 初始化开始。
第16行，Spring内嵌的WebApplicationContext 初始化完成。
第17行，映射servlet，将 dispatcherServlet 映射到 [/] 。 
第18行，映射filter，将 characterEncodingFilter 映射到 [/*] 。 
第19行，映射filter，将 hiddenHttpMethodFilter 映射到 [/*] 。 
第20行，映射filter，将 httpPutFormContentFilter 映射到 [/*] 。 
第21行，映射filter，将 requestContextFilter 映射到 [/*] 。 
第22行，查找 @ControllerAdvice。 
第23行，映射路径 "{[/]}" 到 cn.larry.spring.controller.SampleController.home()。 
第24行，映射路径 "{[/error]}" 到 org.springframework.boot.autoconfigure.web.BasicErrorController.error(javax.servlet.http.HttpServletRequest)。 
第25行，映射路径 "{[/error],produces=[text/html]}" 到 org.springframework.web.servlet.ModelAndView org.springframework.boot.autoconfigure.web.BasicErrorController.errorHtml(javax.servlet.http.HttpServletRequest,javax.servlet.http.HttpServletResponse)。 
第26行，略。 第27行，略。 第28行，略。 第29行，略。 
第30行，tomcat启动完毕。 
第31行，SampleController启动耗费的时间。 
第32行，初始化 dispatcherServlet 。 
第33行，dispatcherServlet 的初始化已启动。 
第34行，dispatcherServlet 的初始化已完成。 
第35行，收到shutdown关闭请求。 
第36行，关闭AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext。 
第37行，略。

从上面的启动信息中可以明显看到SpringMVC的加载过程，特别需要注意的是这种默认方式下加载的几个 filter 。

具体可以见本文末尾最后三个链接。

参考：

Spring Boot——开发新一代Spring Java应用

Spring Boot的启动器Starter详解

深入学习微框架：Spring Boot

 

Spring MVC过滤器-RequestContextFilter

Spring MVC过滤器-HttpPutFormContentFilter

Spring MVC过滤器-HiddenHttpMethodFilter