Sprigboot启动原理解析

核心注解@SpringBootApplication

每个SpringBoot应用，都有一个入口类，标注@SpringBootApplication注解。

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

点开@SpringBootApplication的源码，可以看到这个注解其实包含了@SpringBootConfiguration，@EnableAutoConfiguration，@ComponentScan三个注解。

下面对这三个注解简单解释解释。

• @SpringBootConfiguration

  对于这个注解不做解释，将这个注解点进去，发现还有@Configuration注解，对于@Configuration注解，用过Spring或SpringBoot的基本上都不陌生，标注了@Configuration的类相当于Spring中的配置XML，不过SpringBoot社区推荐使用JavaConfig，所以@Configuration就构建出了一个基础JavaConfig的Ioc容器。

• @EnableAutoConfiguration

  Spring中有很多Enable*的注解，表示开启某项东西，如@EnableSchuduling。所以看这个注解的名字就知道是开启自动配置。这是一个复合注解，其中最主要的还是@Import，借助于EnableAutoConfigurationImportSelector，将所有符合自动配置条件的Bean加载到Ioc容器里。

  SpringBoot加载自动配置的方式有两种（目前我知道的）：

  • 在classpath下新建META-INF/spring.factories文件，将标注了@Configuration的类的全路径配置到此文件中，如：

    org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
     com.quartz.config.QuartzBeanConfiguration,\
     com.quartz.config.QuartzAutoConfiguration
    

    在启动时，通过SpringFactoriesLoader工具类，将所有META-INF目录下的spring.factories文件中的配置类加载到Ioc容器里。

  • 使用@Import，将配置类加载到Ioc容器里。

    @Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Documented @Import({QuartzAutoConfiguration.class}) public @interface EnableQuartz { } 

    使用@Import导入的类必须满足以下任意一个要求：

    1. 导入的类使用@Configuration进行标注
    2. 导入的类中至少有一个使用@Bean标准的方法
    3. 导入的类实现了ImportSelector接口
    4. 导入的类实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口

• @ComponentScan

  看到这个注解，可以回想一下以前使用SpringMVC时，xml配置文件里的一个标签

  <context:component-scan base-package="" /> 

  不过这个注解一般不需要手动指定扫描的包路径，它默认会从标注了@ComponentScan的类所在包往下查找，将标注了如@Component，@Service等Bean加载到Ioc容器里。

自动配置核心类SpringFactoriesLoader

上面在说@EnableAutoConfiguration的时候有说META-INF下的spring.factories文件，那么这个文件是怎么被spring加载到的呢，其实就是SpringFactoriesLoader类。

SpringFactoriesLoader是一个供Spring内部使用的通用工厂装载器，SpringFactoriesLoader里有两个方法，

// 加载工厂类并实例化
public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {} // 加载工厂类的类名 public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {} 

在这个SpringBoot应用启动过程中，SpringFactoriesLoader做了以下几件事：

1. 加载所有META-INF/spring.factories中的Initializer
2. 加载所有META-INF/spring.factories中的Listener
3. 加载EnvironmentPostProcessor（允许在Spring应用构建之前定制环境配置）
4. 接下来加载Properties和YAML的PropertySourceLoader（针对SpringBoot的两种配置文件的加载器）
5. 各种异常情况的FailureAnalyzer（异常解释器）
6. 加载SpringBoot内部实现的各种AutoConfiguration
7. 模板引擎TemplateAvailabilityProvider（如Freemarker、Thymeleaf、Jsp、Velocity等）

总得来说，SpringFactoriesLoader和@EnableAutoConfiguration配合起来，整体功能就是查找spring.factories文件，加载自动配置类。

整体启动流程

在我们执行入口类的main方法之后，运行SpringApplication.run，后面new了一个SpringApplication对象，然后执行它的run方法。

public static ConfigurableApplicationContext run(Object[] sources, String[] args) { return new SpringApplication(sources).run(args); } 

初始化SpringApplication类

创建一个SpringApplication对象时，会调用它自己的initialize方法

private void initialize(Object[] sources) { if (sources != null && sources.length > 0) { this.sources.addAll(Arrays.asList(sources)); } // 根据标志类javax.servlet.Servlet,org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext是否存在，判断是否是web环境 this.webEnvironment = deduceWebEnvironment(); // 通过SpringFactoriesLoader，获取到所有META-INF/spring.factories中的ApplicationContextInitializer，并实例化 setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances( ApplicationContextInitializer.class)); // 通过SpringFactoriesLoader，获取到所有META-INF/spring.factories中的ApplicationListener，并实例化 setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class)); // 获取执行当前main方法的类，也就是启动类 this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass(); } 

注 ： 各方法内部执行逻辑就不做说明了，比较简单，需要的读者可自行点进源码查看

1. 根据classpath里是否存在某个特征类(javax.servlet.Servlet,org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext)来判断是否需要创建一个为Web应用使用的ApplicationContext。

2. 使用SpringFactoriesLoader在应用的classpath下的所有META-INF/spring.factories中查找并加载所有可用的ApplicationContextInitializer。

3. 使用SpringFactoriesLoader在应用的classpath下的所有META-INF/spring.factories中查找并加载所有可用的ApplicationListener。

4. 设置main方法的定义类

执行核心run方法

初始化initialize方法执行完之后，会调用run方法，开始启动SpringBoot。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) { // 启动任务执行的时间监听器 StopWatch stopWatch = new StopWatch(); stopWatch.start(); ConfigurableApplicationContext context = null; FailureAnalyzers analyzers = null; // 设置系统java.awt.headless属性，确定是否开启headless模式(默认开启headless模式) configureHeadlessProperty(); // 通过SpringFactoriesLoader，获取到所有META-INF/spring.factories下的SpringApplicationRunListeners并实例化 SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args); // 开始广播启动 listeners.started(); try { // 创建SpringBoot默认启动参数对象 ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args); // 根据启动参数创建并配置Environment(所有有效的配置，如Profile)，并遍历所有的listeners，广播启动环境已准备 ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,applicationArguments); // 打印启动图案 Banner printedBanner = printBanner(environment); // 根据标志类(上面有提到过)，创建对应类型的ApplicationContext context = createApplicationContext(); // 创建异常解析器(当启动失败时，由此解析器处理失败结果) analyzers = new FailureAnalyzers(context); // 准备Spring上下文环境 // 在这个方法中，主要完成了以下几件事： // 1、设置SpringBoot的环境配置(Environment) // 2、注册Spring Bean名称的序列化器BeanNameGenerator，并设置资源加载器ResourceLoader // 3、加载ApplicationContextInitializer初始化器，并进行初始化 // 4、统一将上面的Environment、BeanNameGenerator、ResourceLoader使用默认的Bean注册器进行注册 prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,printedBanner); // 注册一个关闭Spring容器的钩子 refreshContext(context); // 获取当前所有ApplicationRunner和CommandLineRunner接口的实现类，执行其run方法 // ApplicationRunner和CommandLineRunner功能基本一样，在Spring容器启动完成时执行，唯一不同的是ApplicationRunner的run方法入参是ApplicationArguments，而CommandLineRunner是String数组 afterRefresh(context, applicationArguments); // 通知所有listener，Spring容器启动完成 listeners.finished(context, null); // 停止时间监听器 stopWatch.stop(); if (this.logStartupInfo) { new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass) .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch); } return context; } catch (Throwable ex) { // 启动有异常时，调用异常解析器解析异常信息，根据异常级别，判断是否退出Spring容器 handleRunFailure(context, listeners, analyzers, ex); throw new IllegalStateException(ex); } } 

1. 首先遍历执行所有通过SpringFactoriesLoader，在当前classpath下的META-INF/spring.factories中查找所有可用的SpringApplicationRunListeners并实例化。调用它们的started()方法，通知这些监听器SpringBoot应用启动。

2. 创建并配置当前SpringBoot应用将要使用的Environment，包括当前有效的PropertySource以及Profile。

3. 遍历调用所有的SpringApplicationRunListeners的environmentPrepared()的方法，通知这些监听器SpringBoot应用的Environment已经完成初始化。

4. 打印SpringBoot应用的banner，SpringApplication的showBanner属性为true时，如果classpath下存在banner.txt文件，则打印其内容，否则打印默认banner。

5. 根据启动时设置的applicationContextClass和在initialize方法设置的webEnvironment，创建对应的applicationContext。

6. 创建异常解析器，用在启动中发生异常的时候进行异常处理(包括记录日志、释放资源等)。

7. 设置SpringBoot的Environment，注册Spring Bean名称的序列化器BeanNameGenerator，并设置资源加载器ResourceLoader，通过SpringFactoriesLoader加载ApplicationContextInitializer初始化器，调用initialize方法，对创建的ApplicationContext进一步初始化。

8. 调用所有的SpringApplicationRunListeners的contextPrepared方法，通知这些Listener当前ApplicationContext已经创建完毕。

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. 调用所有的SpringApplicationRunListener的contextLoaded方法，加载准备完毕的ApplicationContext。

11. 调用refreshContext，注册一个关闭Spring容器的钩子ShutdownHook，当程序在停止的时候释放资源（包括：销毁Bean，关闭SpringBean的创建工厂等）

    注： 钩子可以在以下几种场景中被调用：

    1）程序正常退出

    2）使用System.exit()

    3）终端使用Ctrl+C触发的中断

    4）系统关闭

    5）使用Kill pid命令杀死进程

12. 获取当前所有ApplicationRunner和CommandLineRunner接口的实现类，执行其run方法

13. 遍历所有的SpringApplicationRunListener的finished()方法，完成SpringBoot的启动。

参考链接：https://www.jianshu.com/p/482c2c1ce00e