SpringBoot启动流程

源码版本

作者Spring Boot是基于2.4.0。每个版本有些变化，读者尽量和我保持一致，以防源码有些出入。

从哪入手？

相信很多人尝试读过Spring Boot的源码，但是始终没有找到合适的方法。那是因为你对Spring Boot的各个组件、机制不是很了解，研究起来就像大海捞针。

至于从哪入手不是很简单的问题吗，当然主启动类了，即是标注着@SpringBootApplication注解并且有着main()方法的类，如下一段代码：

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

话不多说，DEBUG伺候，别怕，搞它........

image

源码如何切分？

SpringApplication中的静态run()方法并不是一步完成的，最终执行的源码如下：

//org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext
public static ConfigurableApplicationContext run(Class[] primarySources, String[] args) {
  return new SpringApplication(primarySources).run(args);
 }

很显然分为两个步骤，分别是创建SpringApplication和执行run()方法，下面将分为这两个部分介绍。

如何创建SpringApplication？

创建即是new对象了，DEBUG跟进代码，最终执行的SpringApplication构造方法如下图：

image

如上图中标注的注释，创建过程重用的其实分为②、③、④这三个阶段，下面将会一一介绍每个阶段做了什么事。

设置应用类型

这个过程非常重要，直接决定了项目的类型，应用类型分为三种，都在WebApplicationType这个枚举类中，如下：

NONE：顾名思义，什么都没有，正常流程走，不额外的启动web容器，比如Tomcat。
SERVLET：基于servlet的web程序，需要启动内嵌的servletweb容器，比如Tomcat。
REACTIVE：基于reactive的web程序，需要启动内嵌reactiveweb容器，作者不是很了解，不便多说。

判断的依据很简单，就是加载对应的类，比如加载了DispatcherServlet等则会判断是Servlet的web程序。源码如下：

static WebApplicationType deduceFromClasspath() {
  if (ClassUtils.isPresent(WEBFLUX_INDICATOR_CLASS, null) && !ClassUtils.isPresent(WEBMVC_INDICATOR_CLASS, null)
    && !ClassUtils.isPresent(JERSEY_INDICATOR_CLASS, null)) {
   return WebApplicationType.REACTIVE;
  }
  for (String className : SERVLET_INDICATOR_CLASSES) {
   if (!ClassUtils.isPresent(className, null)) {
    return WebApplicationType.NONE;
   }
  }
  return WebApplicationType.SERVLET;
 }

这里我引入了spring-boot-starter-web,肯定是Servlet的web程序。

设置初始化器(Initializer)

初始化器ApplicationContextInitializer是个好东西，用于IOC容器刷新之前初始化一些组件，比如ServletContextApplicationContextInitializer。

那么如何获取初始化器呢？跟着上图中的代码进入，在SpringApplication中的如下图中的方法：

image

相对重要的就是第一步获取初始化器的名称了，这个肯定是全类名了，详细源码肯定在loadFactoryNames()方法中了，跟着源码进入，最终调用的是#SpringFactoriesLoader.loadSpringFactories()方法。

loadSpringFactories()方法就不再详细解释了，其实就是从类路径META-INF/spring.factories中加载ApplicationContextInitializer的值。

在spring-boot-autoconfigure的spring.factories文件中的值如下图：

image

上图中的只是一部分初始化器，因为spring.factories文件不止一个。

下图中是我的demo中注入的初始化器，现实项目中并不止这些。

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这也告诉我们自定义一个ApplicationContextInitializer只需要实现接口，在spring.factories文件中设置即可。

设置监听器(Listener)

监听器（ApplicationListener）这个概念在Spring中就已经存在，主要用于监听特定的事件(ApplicationEvent)，比如IOC容器刷新、容器关闭等。

Spring Boot扩展了ApplicationEvent构建了SpringApplicationEvent这个抽象类，主要用于Spring Boot启动过程中触发的事件，比如程序启动中、程序启动完成等。如下图：

image

监听器如何获取？从源码中知道其实和初始化器(ApplicationContextInitializer)执行的是同一个方法，同样是从META-INF/spring.factories文件中获取。

在spring-boot-autoconfigure的spring.factories文件中的值如下图：

image

spring.factories文件不止一个，同样监听器也不止以上这些。

作者demo中注入的一些监听器如下图：

image

总结

SpringApplication的构建都是为了run()方法启动做铺垫，构造方法中总共就有几行代码，最重要的部分就是设置应用类型、设置初始化器、设置监听器。

「注意」：初始化器和这里的监听器都要放置在spring.factories文件中才能在这一步骤加载，否则不会生效，因此此时IOC容器还未创建，即使将其注入到IOC容器中也是不会生效的。

作者简单的画了张执行流程图，仅供参考，如下：

image

执行run()方法

上面分析了SpringApplication的构建过程，一切都做好了铺垫，现在到了启动的过程了。

作者根据源码将启动过程分为了「8步」，下面将会一一介绍。

1. 获取、启动运行过程监听器

SpringApplicationRunListener这个监听器和ApplicationListener不同，它是用来监听应用程序启动过程的，接口的各个方法含义如下：

public interface SpringApplicationRunListener {

    // 在run()方法开始执行时，该方法就立即被调用，可用于在初始化最早期时做一些工作
    void starting();
    // 当environment构建完成，ApplicationContext创建之前，该方法被调用
    void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment);
    // 当ApplicationContext构建完成时，该方法被调用
    void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context);
    // 在ApplicationContext完成加载，但没有被刷新前，该方法被调用
    void contextLoaded(ConfigurableApplicationContext context);
    // 在ApplicationContext刷新并启动后，CommandLineRunners和ApplicationRunner未被调用前，该方法被调用
    void started(ConfigurableApplicationContext context);
    // 在run()方法执行完成前该方法被调用
    void running(ConfigurableApplicationContext context);
    // 当应用运行出错时该方法被调用
    void failed(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception);
}

如何获取运行监听器？

在SpringApplication#run()方法中，源码如下：

//从spring.factories中获取监听器
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);

跟进getRunListeners()方法，其实还是调用了loadFactoryNames()方法从spring.factories文件中获取值，如下：

org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=\
org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener

最终注入的是EventPublishingRunListener这个实现类，创建实例过程肯定是通过反射了，因此我们看看它的构造方法，如下图：

image

这个运行监听器内部有一个事件广播器(SimpleApplicationEventMulticaster)，主要用来广播特定的事件(SpringApplicationEvent)来触发特定的监听器ApplicationListener。

EventPublishingRunListener中的每个方法用来触发SpringApplicationEvent中的不同子类。

如何启动运行监听器？

在SpringApplication#run()方法中，源码如下：

//执行starting()方法
listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);

执行SpringApplicationRunListeners的starting()方法，跟进去其实很简单，遍历执行上面获取的运行监听器，这里只有一个EventPublishingRunListener。因此执行的是它的starting()方法，源码如下图：

image

上述源码中逻辑很简单，其实只是执行了multicastEvent()方法，广播了ApplicationStartingEvent事件。至于multicastEvent()内部方法感兴趣的可以看看，其实就是遍历ApplicationListener的实现类，找到监听ApplicationStartingEvent这个事件的监听器，执行onApplicationEvent()方法。

总结

这一步其实就是广播了ApplicationStartingEvent事件来触发监听这个事件的ApplicationListener。

因此如果自定义了ApplicationListener并且监听了ApplicationStartingEvent（应用程序开始启动）事件，则这个监听器将会被触发。

2. 环境构建

这一步主要用于加载系统配置以及用户的自定义配置(application.properties)，源码如下，在run()方法中：

ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);

prepareEnvironment方法内部广播了ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，源码如下图：

image

环境构建这一步加载了系统环境配置、用户自定义配置并且广播了ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，触发监听器。

3. 创建IOC容器

源码在run()方法中，如下：

context = createApplicationContext();

跟进代码，真正执行的是ApplicationContextFactory方法，如下图：

image

根据webApplicationType决定创建的类型，很显然，我这里的是servlet，因此创建的是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。

这一步仅仅是创建了IOC容器，未有其他操作。

4. IOC容器的前置处理

这一步真是精华了，在刷新容器之前做准备，其中有一个非常关键的操作：将启动类注入容器，为后续的自动化配置奠定基础。源码如下：

prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,printedBanner);

prepareContext()源码解析如下图，内容还是挺多的：

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从上图可以看出步骤很多，下面将会详细介绍几个重点的内容。

调用初始化器

在SpringApplication构建过程中设置的初始化器，从spring.factories取值的。执行的流程很简单，遍历执行，源码如下图：

image

将自定义的ApplicationContextInitializer放在META-INF/spring.factories中，在此时也是会被调用。

加载启动类，注入容器

这一步是将主启动类加载到IOC容器中，作为后续自动配置的入口。

在SpringApplication构建过程中将主启动类放置在primarySources这个集合中，此时的getAllSources()即是从其中取值，如下图：

image

这里取出的就是主启动类，当然你的项目中可能不止一个，接下来就是将其加载到IOC容器中了，源码如下：

load(context, sources.toArray(new Object[0]));

跟着代码进去，其实主要逻辑都在BeanDefinitionLoader.load()方法，如下图：

image

将主启动类加载到beanDefinitionMap，后续该启动类将作为开启自动配置化的入口，后续章节详细介绍。

两次广播事件

这一步涉及到了两次事件广播，分别是ApplicationContextInitializedEvent和ApplicationPreparedEvent，对应的源码如下：

listeners.contextPrepared(context);
load(context, sources.toArray(new Object[0]));

5. 刷新容器

刷新容器完全是Spring的功能了，比如初始化资源，初始化上下文广播器等，这个就不再详细介绍，有兴趣可以看看Spring的源码。

protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
    Assert.isInstanceOf(AbstractApplicationContext.class, applicationContext);
    //调用创建的容器applicationContext中的refresh()方法
    ((AbstractApplicationContext)applicationContext).refresh();
}
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
        /**
         * 刷新上下文环境
         */
        prepareRefresh();

        /**
         * 初始化BeanFactory，解析XML，相当于之前的XmlBeanFactory的操作，
         */
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

        /**
         * 为上下文准备BeanFactory，即对BeanFactory的各种功能进行填充，如常用的注解@Autowired @Qualifier等
         * 添加ApplicationContextAwareProcessor处理器
         * 在依赖注入忽略实现*Aware的接口，如EnvironmentAware、ApplicationEventPublisherAware等
         * 注册依赖，如一个bean的属性中含有ApplicationEventPublisher(beanFactory)，则会将beanFactory的实例注入进去
         */
        prepareBeanFactory(beanFactory);

        try {
            /**
             * 提供子类覆盖的额外处理，即子类处理自定义的BeanFactoryPostProcess
             */
            postProcessBeanFactory(beanFactory);

            /**
             * 激活各种BeanFactory处理器,包括BeanDefinitionRegistryBeanFactoryPostProcessor和普通的BeanFactoryPostProcessor
             * 执行对应的postProcessBeanDefinitionRegistry方法 和  postProcessBeanFactory方法
             */
            invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

            /**
             * 注册拦截Bean创建的Bean处理器，即注册BeanPostProcessor，不是BeanFactoryPostProcessor，注意两者的区别
             * 注意，这里仅仅是注册，并不会执行对应的方法，将在bean的实例化时执行对应的方法
             */
            registerBeanPostProcessors(beanFactory);

            /**
             * 初始化上下文中的资源文件，如国际化文件的处理等
             */
            initMessageSource();

            /**
             * 初始化上下文事件广播器，并放入applicatioEventMulticaster,如ApplicationEventPublisher
             */
            initApplicationEventMulticaster();

            /**
             * 给子类扩展初始化其他Bean
             */
            onRefresh();

            /**
             * 在所有bean中查找listener bean，然后注册到广播器中
             */
            registerListeners();

            /**
             * 设置转换器
             * 注册一个默认的属性值解析器
             * 冻结所有的bean定义，说明注册的bean定义将不能被修改或进一步的处理
             * 初始化剩余的非惰性的bean，即初始化非延迟加载的bean
             */
            finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

            /**
             * 通过spring的事件发布机制发布ContextRefreshedEvent事件，以保证对应的监听器做进一步的处理
             * 即对那种在spring启动后需要处理的一些类，这些类实现了ApplicationListener，
             * 这里就是要触发这些类的执行(执行onApplicationEvent方法)
             * 另外，spring的内置Event有ContextClosedEvent、ContextRefreshedEvent、ContextStartedEvent、ContextStoppedEvent、RequestHandleEvent
             * 完成初始化，通知生命周期处理器lifeCycleProcessor刷新过程，同时发出ContextRefreshEvent通知其他人
             */
            finishRefresh();
        }

        finally {

            resetCommonCaches();
        }
    }
}

6. IOC容器的后置处理

一个扩展方法，源码如下：

afterRefresh(context, applicationArguments);

默认为空，如果有自定义需求可以重写，比如打印一些启动结束日志等。

7. 发出结束执行的事件

同样是EventPublishingRunListener这个监听器，广播ApplicationStartedEvent事件。

但是这里广播事件和前几次不同，并不是广播给SpringApplication中的监听器（在构建过程中从spring.factories文件获取的监听器）。因此在IOC容器中注入的监听器（使用@Component等方式注入的）也能够生效。前面几个事件只有在spring.factories文件中设置的监听器才会生效。

跟着代码进入，可以看到started()方法源码如下：

image

这里并没有用事件广播器SimpleApplicationEventMulticaster广播事件，而是使用ConfigurableApplicationContext直接在IOC容器中发布事件。

8. 执行Runners

Spring Boot 提供了两种Runner让我们定制一些额外的操作，分别是CommandLineRunner和ApplicationRunner，关于这两个的区别，后面文章详细介绍。

调用的源码如下：

callRunners(context, applicationArguments);

跟进代码，其实真正调执行的是如下方法：

image

逻辑很简单，从IOC容器中获取，遍历调用。

总结

Spring Boot 启动流程相对简单些，作者将其细分了以上八个步骤，希望能够帮助读者理解，流程图如下：

image

总结

Spring Boot启动流程就介绍到这里了，需要重点理解run()方法执行的八个步骤以及事件、初始化器、监听器等组件的执行时间点。

作者：熬夜不加班
链接：https://www.jianshu.com/p/2acb10bab12b
来源：
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

SpringBoot启动流程

源码版本

从哪入手？

源码如何切分？

如何创建SpringApplication？

设置应用类型

设置初始化器(Initializer)

设置监听器(Listener)

总结

执行run()方法

1. 获取、启动运行过程监听器

如何获取运行监听器？

如何启动运行监听器？

总结

2. 环境构建

3. 创建IOC容器

4. IOC容器的前置处理

调用初始化器

加载启动类，注入容器

两次广播事件

5. 刷新容器

6. IOC容器的后置处理

7. 发出结束执行的事件

8. 执行Runners

总结

总结

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