SpringBoot启动加载过程

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1. 启动类

Spring Boot通常有一个名为*Application的入口类，在入口类里有一个main方法，这个main方法其实就是一个标准的java应用的入口方法。在main方法中使用SpringApplication.run方法启动SpringBoot应用项目。

@SpringBootApplication

@SpringBootApplication是Spring Boot的核心注解。它是一个组合注解，包含了一下三个注解：

• @Configuration
• @EnableAutoConfiguration
• @ComponentScan

如果不使用@SpringBootApplication注解，直接使用@Configuration、@EnableAutoConfiguration、@ComponentScan也能达到相同效果。

1. @Configuration

是做类似于spring xml 工作的注解，标注在类上，类似与以前的**.xml配置文件。

2. @EnableAutoConfiguration

SpringBoot自动装配需要的注解，会让SpringBoot根据类路径中的jar包依赖为当前项目进行自动装配。同时，它也是一个组合注解，包含：

• @Import
• @AutoConfigurationPackage

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})
public @interface EnableAutoConfiguration {
    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

    Class<?>[] exclude() default {};

    String[] excludeName() default {};
}

其中@Import注解导入了EnableAutoConfigurationImportSelector类，这类就是自动装配关键。

自动装配是SpringBoot的一大特色。

自动配置举例：

• 添加了spring-boot-starter-web依赖，会自动添加Tomcat和SpringMVC的依赖，SpringBoot会对Tomcat和SpringMVC进行自动配置。

• 添加了spring-boot-starter-data-jpa依赖,SpringBoot会自动进行JPA相关的配置。

3. @ComponentScan

@ComponentScan注解用于告诉Spring哪个packages的用注解标识的类，会被spring自动扫描并且装入bean容器。

SpringBoot默认会自动扫描@SpringBootApplication所在类的同级包以及下级包的Bean(如果为JPA项目还可以扫描标注@Entity的实体类)，所以建议入口类放置在最外层包下。

如果需指定扫描路径，需在启动类上加@ComponentScan注解，如下

@SpringCloudApplication
@ComponentScan(value = "com.joker")
public class CoreApplication {

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

2. 启动流程图

3. 具体启动过程

springboot版本：2.2.2.RELEASE

springboot的启动过程包括：

• 创建并构造SpringApplication对象
• 调用SpringApplication对象的run方法

3.1 创建并构造SpringApplication对象

	public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
		// 初始化资源加载器，默认为null
		this.resourceLoader = resourceLoader;
		// 断言主要加载资源类不能为空
		Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
		// 初始化主要资源加载类集合并去重
		this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
		// 得到当前WEB应用类型
		this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
		// 设置应用上下文初始化器并去重
		setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
		// 设置监听器并去重
		setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
		// 得到主应用程序启动类
		this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
	}

1. 初始化资源加载器

默认为null

2. 初始化主要资源加载类集合并去重

3. 得到当前WEB应用类型

一共有三种类型：NONE、SERVLET、REACTIVE

4. 设置应用上下文初始化器

从"META-INF/spring.factories"文件读取key为ApplicationContextInitializer的实例名称集合并去重

5. 设置监听器

从"META-INF/spring.factories"文件读取key为ApplicationListener的实例名称集合并去重（共有11个监听器）

6. 得到主应用程序启动类

	private Class<?> deduceMainApplicationClass() {
		try {
			StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();
			for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {
				if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {
					return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());
				}
			}
		}
		catch (ClassNotFoundException ex) {
			// Swallow and continue
		}
		return null;
	}

方法调用顺序，由此找到mian方法所在类

3.2 调用SpringApplication对象的run方法

run方法源码如下：

	public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
		// 创建计时器（任务执行观察者）
		StopWatch stopWatch = new StopWatch();
		// 开始计时
		stopWatch.start();
		ConfigurableApplicationContext context = null;
		Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
		// 配置系统属性（Headless）
		configureHeadlessProperty();
		// 注册监听器
		SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
		// 调用监听方法starting
		listeners.starting();
		try {
			// 加载命令行的参数值
			ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
			// 创建并配置应用环境
			ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
			// 配置忽略Bean信息
			configureIgnoreBeanInfo(environment);
			// 打印banner图形
			Banner printedBanner = printBanner(environment);
			// 创建应用上下文
			context = createApplicationContext();
			// 获取异常报告器
			exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
					new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
			// 准备应用上下文
			prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
			// 刷新应用上下文
			refreshContext(context);
			// 上下文刷新完成之后的操作
			afterRefresh(context, applicationArguments);
			// 结束计时
			stopWatch.stop();
			if (this.logStartupInfo) {
				new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
			}
			// 调用监听方法started
			listeners.started(context);
			// 执行自定义初始化
			callRunners(context, applicationArguments);
		}
		catch (Throwable ex) {
			// 异常处理
			handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
			throw new IllegalStateException(ex);
		}

		try {
			// 调用监听方法running
			listeners.running(context);
		}
		catch (Throwable ex) {
			// 异常处理
			handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
			throw new IllegalStateException(ex);
		}
		return context;
	}

1. 创建计时器，开始计时

创建一个StopWatch实例并执行start方法，这个类主要记录任务的执行时间

2. 配置系统属性（Headless）

配置系统属性java.awt.headless，意义不大，可以忽略。

Headless模式是在缺少显示屏、键盘或者鼠标时候的系统配置。

3. 初始化监听器

得到SpringApplicationRunListeners，内部持有：

1. Log日志类

2. SpringApplicationRunListener集合（里面只有一个监听器EventPublishingRunListener）

   SpringApplicationRunListener是一个接口，EventPublishingRunListener是接口的唯一实现类。
   

EventPublishingRunListener（事件发布运行监听器） 内部包含三个属性：

	private final SpringApplication application;

	private final String[] args;

	private final SimpleApplicationEventMulticaster initialMulticaster;

该监听器内含事件广播器SimpleApplicationEventMulticaster，主要用于广播（发布）事件。

SpringApplicationRunListener监听器

用于监听SpringApplication的run方法的执行，它有7种方法：

监听器方法	调用时间	广播的事件
starting	run方法执行的时候立马调用	ApplicationStartingEvent
environmentPrepared	ApplicationContext创建之前并且环境信息准备好的时候调用	ApplicationEnvironmentPreparedEvent
contextPrepared	ApplicationContext创建好并且在source加载之前调用	ApplicationContextInitializedEvent
contextLoaded	ApplicationContext创建并加载之后并在刷新之前调用	ApplicationPreparedEvent
started	ApplicationContext已刷新且应用程序已启动，但自定义初始化信息尚未被调用时调用	ApplicationStartedEvent
running	ApplicationContext已刷新并且所有自定义初始化信息都已被调用时调用	ApplicationReadyEvent
failed	ApplicationContext创建过程中发生故障时调用	ApplicationFailedEvent

4. 调用监听方法starting

调用监听方法starting，广播ApplicationStartingEvent事件，触发相关的监听器（4个）

• 获取到创建SpringApplication对象时设置的所有监听器（11个）
• 筛选出其中监听ApplicationStartingEvent事件的那些监听器（4个），触发这些监听器
  

5. 加载命令行的参数值

解析在命令行中通过key=value输入的属性值，把他们封装到一个DefaultApplicationArguments类中

6. 创建并配置应用环境

创建用程序的环境Environment，并设置比如：环境信息，系统熟悉，输入参数和profile信息。

	private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners,
			ApplicationArguments applicationArguments) {
		// Create and configure the environment
		ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
		configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
		ConfigurationPropertySources.attach(environment);
		listeners.environmentPrepared(environment);
		bindToSpringApplication(environment);
		if (!this.isCustomEnvironment) {
			environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader()).convertEnvironmentIfNecessary(environment,
					deduceEnvironmentClass());
		}
		ConfigurationPropertySources.attach(environment);
		return environment;
	}

• 创建环境对象
  创建环境对象，配置4个属性资源：servletConfigInitParams、servletContextInitParams、systemProperties、systemEnvironment

• 配置环境

  • 配置ConversionService（转换服务）
  • 配置PropertySources（属性资源）
  • 配置Profiles（环境），如dev、test、prod

  配置的内容包含：conversionService、activeProfiles等

• 配置附加属性资源
  配置configurationProperties
  

• 调用监听方法environmentPrepared

  调用监听方法environmentPrepared，广播ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，触发相关的监听器（7个）
  

• 绑定环境到SpringApplication中

7. 配置忽略Bean信息

8. 打印Banner信息

9. 创建应用上下文

也可叫创建Spring容器。根据WebApplicationType来创建应用上下文对象。在构造方法中初始化AnnotatedBeanDefinitionReader和ClassPathBeanDefinitionScanner。

应用上下文对象实际类型

• SERVLET: AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext
• REACTIVE：AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext
• 其他：AnnotationConfigApplicationContext

ClassPathBeanDefinitionScanner

BeanDefinition扫描器，主要作用：扫描带有bean候选者相关注解的类，生成对应的BeanDefinition

bean候选者相关注解：

• @Component
• @Repository
• @Service
• @Controller

AnnotatedBeanDefinitionReader

BeanDefinition读取器，主要作用：

• 注册内置BeanPostProcessor

• 注册相关BeanDefinition

10. 获取异常报告器

在文件META-INF\spring.factories中获取异常报告器集合（里面只有一个报告器：FailureAnalyzers）。

11. 准备（配置）应用上下文

也可叫 准备（配置）Spring容器。

主要步骤如下：

• 为应用上下文设置环境信息environment

• 为应用上下文设置转换服务ConversionService

• 应用上下文初始化

  执行应用上下文的初始化。一共有7个初始化器，对应用上下文进行初始化
  
  这些初始化器主要作用是为上下文注入BeanFactoryPostProcessor集合、ApplicationListener集合等
  
  

• 调用监听方法contextPrepared

  调用监听方法contextPrepared，广播ApplicationContextInitializedEvent事件，触发相关的监听器（2个）
  

• 把SpringApplicationArguments、SpringBootBanner以单例形式注册到BeanFactory中

• 加载资源配置，完成自动装配
  
  这里只是把资源类（这里只有@SpringBootApplication注解修饰的启动类）注册到BeanFactory中。

• 调用监听方法contextLoaded

  调用监听方法contextLoaded，广播ApplicationPreparedEvent事件，触发相关的监听器（5个）
  

12. 刷新应用上下文

刷新应用上下文。在这里真正加载bean到容器中。如果是web容器，会在onRefresh方法中创建一个Server并启动。

• 准备刷新

  prepareRefresh()

  刷新上下文环境，初始化上下文环境，对系统的环境便利或者系统属性进行准备和校验

• 获取刷新后的bean工厂

  obtainFreshBeanFactory()

  获取新的beanFactory，销毁原有beanFactory、为每个bean生成BeanDefinition等。

  注意此处是获取新的，销毁旧的，这就是刷新的意义(Spring容器里通过BeanDefinition对象来表示Bean，BeanDefinition描述了Bean的配置信息。)

• 准备bean工厂

  prepareBeanFactory(beanFactory)

  • 设置类加载器
  • 设置EL表达式解析器（Bean创建完成填充属性时使用）和属性注册解析器
  • 注册一些特殊的BeanPostProcessor（如：ApplicationContextAwareProcessor、ApplicationListenerDetector、）
  • 设置忽略自动装配的类（各种Aware接口的实现类）
  • 设置自动装配的类（BeanFactory，ResourceLoader，ApplicationEventPublisher，ApplicationContext）
  • 如果BeanFactory中存在loadTimeWeaver的bean，那么需要添加动态织入功能
  • 添加默认环境相关Bean（environment，systemProperties，systemEnvironment）

• 后处理bean工厂

  postProcessBeanFactory(beanFactory)

  允许在上下文子类中对 bean 工厂进行后置处理。

  在beanfactory加载完成所有的bean后，想修改其中某个bean的定义，或者对beanFactory做一些其他的配置，就可以在子类中对beanFactory进行后置处理（子类通过实现接口BeanFactoryPostProcessor来自定义后置处理）。

  后置处理器执行的时间是：在所有的beanDenifition加载完成之后，bean实例化之前执行。

• 调用bean工厂后置处理器

  invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)

  调用在上下文中注册为bean的工厂处理器，执行方法：

  • BeanDefinitionRegistryPostProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry)
  • BeanFactoryPostProcessor.postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory)

• 注册bean后置处理器

  registerBeanPostProcessors(beanFactory)

  注册实现了BeanPostProcessor接口的bean。
  例如：

  • AutowiredAnnotationBeanPostProcessor(处理被@Autowired注解修饰的bean并注入)
  • RequiredAnnotationBeanPostProcessor(处理被@Required注解修饰的方法)
  • CommonAnnotationBeanPostProcessor(处理@PreDestroy、@PostConstruct、@Resource等多个注解的作用)等。

• 初始化消息源

  initMessageSource()

  初始化国际化工具类MessageSource。

• 初始化应用事件广播器

  initApplicationEventMulticaster()

• 刷新（初始化特殊的bean）

  onRefresh()

  这个方法在AbstractApplicationContext中没有实现，留给子类来初始化其他的Bean，是个模板方法，在容器刷新的时候可以自定义逻辑（子类自己去实现逻辑），不同的Spring容器做不同的事情。

  SpringBoot项目在这个阶段完成：启动内置Web容器（如Tomcat），并初始化一些特殊的bean（如DataSource）。

  这阶段主要完成的事情：

  1. 初始化主题功能
  2. 启动SpringBoot的嵌入式Tomcat服务器
     1. 启动web容器
     2. 创建ServletContext
     3. 创建Listener
     4. 创建Filter
     5. 创建Servlet
  3. 初始化一些特殊的bean

• 注册监听器

  registerListeners()

  注册监听器，并且广播earlyApplicationEvents，也就是早期的事件

• 完成bean工厂初始化

  finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)

  该方法会初始化所有剩余的非懒加载单例bean，并调用BeanPostProcessors。

  除了一些内部的 bean、实现了BeanFactoryPostProcessor 接口的 bean、实现了BeanPostProcessor 接口的 bean，其他的非懒加载单例bean都会在这个方法中被初始化，BeanPostProcessor的触发也是在这个方法中。

• 完成刷新

  finishRefresh()

  通知生命周期处理器LifecycleProcessor完成刷新过程，同时发出ContextRefreshEvent通知别人

  refresh做完之后需要做的其他事情：

  • 清除上下文资源缓存（如扫描中的ASM元数据）
  • 初始化上下文的生命周期处理器，并刷新（找出Spring容器中实现了Lifecycle接口的bean并执行start()方法）。
  • 发布ContextRefreshedEvent事件告知对应的ApplicationListener进行响应的操作

13. 刷新完成后的后置处理

上下文刷新完成之后的操作，调用afterRefresh方法。默认什么都不做，主要方便扩展。

14. 停止计时

15. 调用监听方法started

广播ApplicationStartedEvent事件。Spring启动结束，开始所有的监听器对象

16. 加载自定义初始化信息

加载自定义初始化信息，用于扩展，相当于开机启动。

此时会获取到ApplicationRunner、CommandLineRunner这两个接口类型的所有bean集合，循环调用每一个bean的run方法。

17. 调用监听方法running

广播ApplicationReadyEvent事件。应用启动完成，可以对外提供服务了。