SpringBoot启动流程解析

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前言

此文章讲解SpringBoot中配置Bean的几种形式，以及在SpringBoot启动流程中的先后顺序。

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一、SpringBoot特性

Spring核心特性和概念：

SpringBoot核心特型：

1. 约定大于配置
   提供了默认的编码Bean配置扫描机制，默认的WebServer启动机制，默认的三方包Bean加载配置机制等等。
2. Java代码定义配置Bean

二、配置形式

1.应用主入口

@SpringBootApplication
@ImportResource(locations = {"classpath:spring-config.xml"})
public class TestWebApp {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(TestWebApp.class, args);
    }
}

@SpringBootApplication注解是一个组合注解，主要由@SpringBootConfiguration,@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan这三个注解组合而成。
因此@SpringBootApplication注解主要作为一个配置类，能够触发包扫描和自动配置的逻辑，从而使得SpringBoot的相关bean被注册进Spring容器。

1.定义Bean

@RestController
public class HelloController {
}

@Service
public class TestService {
}

2.Configuration类配置

@Configuration
public class TestConfiguration {
    @Bean
    public TestConfigBean testConfig() {
        return new TestConfigBean();
    }
}

3. Spring xml配置

3.AutoConfiguration类配置

在二方包模块中的resources/META-INF/spring.factories文件中按照如下格式注册AutoConfiguration类

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
  com.wei.spring.autoconfig.TestAutoConfigurationA,\
  com.wei.spring.autoconfig.TestAutoConfigurationB

二方包模块中定义AutoConfiguration类

@Configuration
public class TestAutoConfigurationA {
    @Bean
    public AutoBeanA autoBeanA() {
        return new AutoBeanA();
    }
}

@Configuration
@AutoConfigureAfter(TestAutoConfigurationA.class)
public class TestAutoConfigurationB {
    @Bean
    @ConditionalOnBean(value = AutoBeanA.class)
    public AutoBeanB autoBeanB(AutoBeanA autoBeanA) {
        return new AutoBeanB(autoBeanA);
    }
}

在主应用的pom.xml引入二方包，spring就会进行自动装载

        
            com.test
            spring-demo-autoconfig
            1.0-SNAPSHOT
        

三、启动流程

1.流程图

1. SpringApplicationRunListener::starting发布开始启动事件
   1. ApplicationListener::onApplicationEvent发布ApplicationStartingEvent
2. prepareEnvironment准备环境，创建Environment，配置PropertySources和Profile
   1. getOrCreateEnvironment获取Environment
   2. configureEnvironment配置Environment
      1. configurePropertySources设置PropertySources
      2. configureProfiles设置Profile
   3. SpringApplicationRunListener::environmentPrepared发布environmentPrepared
      1. ApplicationListener::onApplicationEvent发布ApplicationEnvironmentPreparedEvent
3. createApplicationContext创建ApplicationContext
4. prepareContext在Context执行前，进行准备工作，配置
   1. ApplicationContextInitializer::initialize扩展点，调用自定义注册的ApplicationContextInitializer的initialize方法，对ApplicationContext进行自定义设置
   2. SpringApplicationRunListener::contextPrepared发布contextPrepared
      1. ApplicationListener::onApplicationEvent发布ApplicationContextInitializedEvent
   3. load(ConfigurableApplicationContext)装载ApplicationContext，包括启动类
      1. BeanDefinitionLoader::load加载Bean定义（SpringBootApplication主程序类）
   4. SpringApplicationRunListener::contextLoaded发布事件
      1. ApplicationListener::onApplicationEvent发布ApplicationPreparedEvent
5. refreshContext刷新Context，Context主流程
   1. prepareRefresh准备刷新的上下文环境，系统属性，环境变量
   2. obtainFreshBeanFactory获取BeanFactory并初始化，Bean配置读取解析，定制功能包括@Qualifier和@Autowired
   3. prepareBeanFactory对BeanFactory进行功能填充，SpEL，属性编辑器，AspectJ等
   4. postProcessBeanFactory后置处理BeanFacotry，扩展点，空函数
   5. invokeBeanFactoryPostProcessors激活各种BeanFacotry处理器，操作BeanDefinition
      1. 按照硬编码，PriorityOrdered注解，Ordered注解，以及剩余的的BeanDefinitionRegistryPostProcessor::postProcessBeanDefinitionRegistry
         1. 执行SpringBoot扩展注册的ConfigurationClassPostProcessor，用于实现SpringBoot核心的代码注册Bean的功能
            1. 循环解析ConfigurationClass
               1. parse解析Configuration类
                  1. 解析Configuration类
                     1. processMemberClasses解析成员嵌套类
                     2. processPropertySource处理@PropertySource
                     3. componentScanParser.parse处理@ComponentScan
                        1. 递归解析扫描到的Configuration类.
                     4. processImports处理@Import
                     5. Process ImportedResource处理@ImportedResource
                     6. Proces @Bean methods处理@Bean方法
                     7. Process default methods on interfaces解析接口上的@Bean方法
                     8. Process superclass, if any寻找父类，递归处理
                  2. deferredImportSelectorHandler.process执行延迟ImportSelector
               2. loadBeanDefinitions将所有Bean定义注册到BeanFactory中
                  循环处理扫描到的所有Configuration类，将Configuration类中定义的Bean，ImportResource的xml文件的Bean，注册Bean到BeanFacotry
                  Configuration类的顺序按照扫描到的顺序，顺序有以下规则：
                  a.当前Configuration类ComponentScan扫描扫的Configuration类优先于当前Configuration类。
                  b.当前Configuration类优先于延时SelectImport的Configuration类（AutoConfiguration类）
                  1. registerBeanDefinitionForImportedConfigurationClass
                  2. loadBeanDefinitionsForBeanMethod
                  3. loadBeanDefinitionsFromImportedResources
                  4. loadBeanDefinitionsFromRegistrars
      2. 执行BeanDefinitionRegistryPostProcessor::postProcessBeanFactory
      3. 按照硬编码，PriorityOrdered注解，Orderd注解，以及剩余的BeanFactoryPostProcessor::postProcessBeanFactory
   6. registerBeanPostProcessors注册拦截Bean创建处理器，会在getBean中创建Bean时调用
      1. 顺序注册PriorityOrdered的BeanPostProcessor
      2. 顺序注册Ordered的BeanPostProcessor
      3. 注册普通的BeanPostProcessor
      4. 注册MergedBeanDefinitionPostProcessor
   7. onRefresh扩展点
      1. createWebServer启动WebServer
   8. registerListeners
   9. finishBeanFactoryInitialization实例化ApplicationContext中剩余未实例化的所有Bean
   10. finishRefresh发布事件
       1. ApplicationListener::onApplicationEvent发布ServletWebServerInitializedEvent和ContextRefreshedEvent和DubboApplicationStateEvent
6. afterRefresh扩展点，在ApplicationContext Refresh完后触发执行
7. SpringApplicationRunListener::started发布程序已经启动事件
   1. ApplicationListener::onApplicationEvent发布ApplicationStartedEvent和AvailabilityChangeEvent
8. callRunners扩展点，当程序已经启动后，调用自定义注册的ApplicationRunner和CommandLineRunner，执行运行代码
9. SpringApplicationRunListener::running发布程序运行事件
   1. ApplicationListener::onApplicationEvent发布ApplicationReadyEvent和AvailabilityChangeEvent

3.Bean定义加载顺序

1. 主应用的Bean定义先于AutoConfiguration中的Bean定义加载
2. 主应用扫描的Bean定义之间，没有明确的加载顺序
3. AutoConfiguration之间可以通过注解定义加载顺序。（注解@AutoConfigureBefore、@AutoConfigureAfter、@AutoConfigureOrder）

思考总结

ConditionalOnMissingBean和ConditionalOnBean
这两个注解只在当前已经扫描加入BeanFacotry的所有Bean中判断某个Bean定义是否存在，所以依赖于Bean定义的扫描加载顺序，不同加载顺序得到判断结果完全不同。
基于上面所说的Bean定义加载顺序，有几下实践建议：

1. 不能在主应用的代码中使用注解，首先AutoConfiguration还没加载（判断AutoConfiguration中的Bean必定是不存在），此时用注解判断AutoCnofiguration定义的Bean没有意义。其次如果用于判断主应用中的Bean定义是否存在，由于主应用Bean加载顺序不确定，代码和xml配置文件修改会导致Bean扫描加载顺序变动引发问题，存在风险不确定性。最重要的是，主应用代码是由当前开发团队编写，代码已经确定Bean存在不存在，不需要在用这两个注解判断，注解反而给后续的人阅读代码引起误解，存在代码不清晰和不确定性。（代码编写追求的特点之一是清晰性。）
2. 在AutoConfiguration中使用这两个注解，如果要判断主应用中是否有定义Bean那么没问题。如果是判断其他AutoConfiguration是否有Bean，那么要用注解确定AutoConfiguration的顺序。最常见稳妥的使用场景，是进行兜底默认配置，判断主应用有没有Bean，如果没有，那么AutoConfiguration进行兜底创建Bean定义。

异步线程调用Dubbo Service服务引发Bean加载死锁
Spring加载Bean会加锁。主线程加载Bean时，如果此时有异步线程进行Dubbo调用，或者加载Bean，会导致两个线程死锁。
比如，在@PostConstruct中启动异步线程调用Dubbo服务初始化缓存。
所以，如果是服务运行必要的初始化内容，一定要预先初始化的，必须在Spring初始化线程中同步执行。
如果要异步初始化，则要在Spring启动完成后再进行，比如订阅ApplicationStartedEvent事件再执行。
保证同时只有一个线程在进行Spring加载Bean。

最后

要熟悉SpringBoot启动流程，以及各种配置在启动中的先后顺序，才能在开发中得心应手，避免踩坑。