详解SpringBoot——启动原理及自定义starter

一、引言

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SpringBoot的一大优势就是Starter，由于SpringBoot有很多开箱即用的Starter依赖，使得我们开发变得简单，我们不需要过多的关注框架的配置。

在日常开发中，我们也会自定义一些Starter，特别是现在微服务框架，我们一个项目分成了多个单体项目，而这些单体项目中会引用公司的一些组件，这个时候我们定义Starter，可以使这些单体项目快速搭起，我们只需要关注业务开发。

在此之前我们再深入的了解下SpringBoot启动原理。而后再将如何自定义starter。

二、 启动原理

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要想了解启动原理，我们可以Debug模式跟着代码一步步探究，我们从入口方法开始：

public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources,
      String[] args) {
    return new SpringApplication(primarySources).run(args);
}

这里是创建一个SpringApplication对象，并调用了run方法

2.1 创建SpringApplication对象

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
    this.resourceLoader = resourceLoader;
    Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
    //保存主配置类 
    this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
    //确定web应用类型
    this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
    //从类路径下找到META-INF/spring.factories配置的所有ApplicationContextInitializer；然后保存起来
    setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(
                  ApplicationContextInitializer.class));
    //从类路径下找到ETA-INF/spring.factories配置的所有ApplicationListener
    setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
    //从多个配置类中找到有main方法的主配置类
    this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}

从这个方法中可以看出，这个

第一步：保存主配置类。

第二步：确定web应用类型。

第三步：setInitializers方法，这个方法走我们看带入的参数是getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class)，我们再往下查看getSpringFactoriesInstances

再进入这个方法：

这里就是从类路径下找到META-INF/spring.factories配置的所有ApplicationContextInitializer，然后再保存起来，放开断点，我们可以看到这个时候获取到的

第四步：从类路径下找到ETA-INF/spring.factories配置的所有ApplicationListener，原理也基本类似,进入断点

第五步：从多个配置类中找到有main方法的主配置类。这个执行完之后，SpringApplication就创建完成

2.2 run方法

先贴出代码

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();
    ConfigurableApplicationContext context = null;
    Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
    configureHeadlessProperty();
    //从类路径下META-INF/spring.factories获取SpringApplicationRunListeners
    SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
    //回调所有的获取SpringApplicationRunListener.starting()方法
    listeners.starting();
    try {
        //封装命令行参数
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
                    args);
        //准备环境 
        ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
                    applicationArguments);
        //创建环境完成后回调SpringApplicationRunListener.environmentPrepared()；表示环境准备完成
        configureIgnoreBeanInfo(environment);
        //打印Banner图
        Banner printedBanner = printBanner(environment);
        //创建ApplicationContext,决定创建web的ioc还是普通的ioc  
        context = createApplicationContext();
        //异常分析报告
        exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
                    SpringBootExceptionReporter.class,
                    new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
        //准备上下文环境，将environment保存到ioc中
        //applyInitializers()：回调之前保存的所有的ApplicationContextInitializer的initialize方法 
        //listeners.contextPrepared(context) 
        //prepareContext运行完成以后回调所有的SpringApplicationRunListener的contextLoaded（）
        prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
                    printedBanner);
        //刷新容器,ioc容器初始化（如果是web应用还会创建嵌入式的Tomcat）
        //扫描，创建，加载所有组件的地方,（配置类，组件，自动配置）
        refreshContext(context);
        afterRefresh(context, applicationArguments);
        stopWatch.stop();
        if (this.logStartupInfo) {
            new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
                           .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
        }
        //所有的SpringApplicationRunListener回调started方法
        listeners.started(context);
        //从ioc容器中获取所有的ApplicationRunner和CommandLineRunner进行回调，
        //ApplicationRunner先回调，CommandLineRunner再回调
        callRunners(context, applicationArguments);
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }
    try {
        //所有的SpringApplicationRunListener回调running方法
        listeners.running(context);
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }
    //整个SpringBoot应用启动完成以后返回启动的ioc容器
    return context;
}

前面的代码不用分析，主要是准备对象，我们从 SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args)开始分析，

第一步：是从类路径下META-INF/spring.factories获取SpringApplicationRunListeners，

这个方法跟前面分析的两个获取配置方法类似。

第二步：回调所有的获取SpringApplicationRunListener.starting()方法。

第三步： 封装命令行参数。

第四步：准备环境，调用prepareEnvironment方法。

第五步：打印Banner图（就是启动时的标识图）。

第六步：创建ApplicationContext,决定创建web的ioc还是普通的ioc。

第七步：异常分析报告。

第八步：准备上下文环境，将environment保存到ioc中，这个方法需要仔细分析下，我们再进入这个方法

这里面有一个applyInitializers方法,这里是回调之前保存的所有的ApplicationContextInitializer的initialize方法

还有一个listeners.contextPrepared(context)，这里是回调所有的SpringApplicationRunListener的contextPrepared()，

最后listeners.contextLoaded(context) 是prepareContext运行完成以后回调所有的SpringApplicationRunListener的contextLoaded（）。

第九步：刷新容器,ioc容器初始化（如果是web应用还会创建嵌入式的Tomcat）,这个就是扫描，创建，加载所有组件的地方,（配置类，组件，自动配置）。

第十步：所有的SpringApplicationRunListener回调started方法。

第十一步：从ioc容器中获取所有的ApplicationRunner和CommandLineRunner进行回调，ApplicationRunner先回调，CommandLineRunner再回调。

第十二步：所有的SpringApplicationRunListener回调running方法。

第十三步：整个SpringBoot应用启动完成以后返回启动的ioc容器。

这就是run的全部过程，想要更详细的了解还需自己去看源码。

三、自定义starter

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自定义starter（场景启动器），我们要做的事情是两个：确定依赖和编写自动配置。我们重点要做的就是编写自动配置，我们之前写过一些自动配置，主要是注解配置的使用，主要的注解有：

• @Configuration ：指定这个类是一个配置类
• @ConditionalOnXXX ：在指定条件成立的情况下自动配置类生效
• @AutoConfigureAfter：指定自动配置类的顺序
• @Bean：给容器中添加组件
• @ConfigurationPropertie：结合相关xxxProperties类来绑定相关的配置
• @EnableConfigurationProperties：让xxxProperties生效加入到容器中

按照这些注解写好自动配置类后，我们还需要进行自动配置的加载，加载方式是将需要启动就加载的自动配置类，配置在META-INF/spring.factories，启动器的大致原理是如此，而启动器的实际设计是有一定模式的，就是启动器模块是一个空 JAR 文件，仅提供辅助性依赖管理，而自动配置模块应该再重新设计一个，然后启动器再去引用这个自动配置模块。Springboot就是如此设计的：

另外还有一个命名规则：

官方命名空间

• 前缀：“spring-boot-starter-”
• 模式：spring-boot-starter-模块名
• 举例：spring-boot-starter-web、spring-boot-starter-actuator、spring-boot-starter-jdbc

自定义命名空间

• 后缀：“-spring-boot-starter”
• 模式：模块-spring-boot-starter
• 举例：mybatis-spring-boot-starter

3.1 创建自定义starter

第一步：因为我们需要创建两个模块，所以先新建一个空的项目，然后以模块形式创建两个模块。

第二步：再创建两个模块，一个starter和一个自动配置模块

具体的创建过程就不赘述了，就是最简单的项目，去掉不需要的文件，创建完成结构如下：

第三步：我们先将自动配置模块导入starter中，让启动模块依赖自动配置模块

启动模块的POM文件加入依赖

<dependencies>
    <!--引入自动配置模块-->
    <dependency>
        <groupId>com.yuanqinnan-starter</groupId>
        <artifactId>yuanqinnan-springboot-starter-autoconfigurer</artifactId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    </dependency>
</dependencies>

自动配置模块的完整POM文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.1.4.RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.yuanqinnan-starter</groupId>
    <artifactId>yuanqinnan-springboot-starter-autoconfigurer</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <packaging>jar</packaging>
    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <!--引入spring-boot-starter；所有starter的基本配置-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

至此，两个项目基本创建完成，现在我们实现简单的配置。

第五步：对自动配置类进行自动配置代码编写

先编写一个配置类，用于配置：

@ConfigurationProperties(prefix = "yuanqinnan.hello")
public class HelloProperties {
    //前缀
    private String prefix;
    //后缀
    private String suffix;
    public String getPrefix() {
        return prefix;
    }
    public void setPrefix(String prefix) {
        this.prefix = prefix;
    }
    public String getSuffix() {
        return suffix;
    }
    public void setSuffix(String suffix) {
        this.suffix = suffix;
    }
}

再编写一个服务

public class HelloService {
    HelloProperties helloProperties;
    public HelloProperties getHelloProperties() {
        return helloProperties;
    }
    public void setHelloProperties(HelloProperties helloProperties) {
        this.helloProperties = helloProperties;
    }
    public String sayHello(String name) {
        return helloProperties.getPrefix() + "-" + name + helloProperties.getSuffix();
    }
}

然后再将这个服务注入组件：

@Configuration
@ConditionalOnWebApplication //web应用才生效
@EnableConfigurationProperties(HelloProperties.class)
public class HelloServiceAutoConfiguration {
    @Autowired
        HelloProperties helloProperties;
    @Bean
        public HelloService helloService(){
        HelloService service = new HelloService();
        service.setHelloProperties(helloProperties);
        return service;
    }
}

这个时候我们的自动配置以及写完，还差最后一步，因为SpringBoot读取自动配置是在META-INF的spring.factories文件中，所以我们还要将我们的自动配置类写入其中

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=
  com.yuanqinnan.starter.HelloServiceAutoConfiguration

最后的结构如下：

至此，代码以及编写完成，这个时候我们将其装入仓库中，让其他项目引用

3.2 使用自定义starter

创建一个web项目，然后在项目中引入依赖

<!--引入自定义starter-->
<dependency>
  <groupId>com.yuanqinnan.starter</groupId>
  <artifactId>yuanqinnan-springboot-starter</artifactId>
  <version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>

在application.properties 配置中加上配置：

yuanqinnan.hello.prefix=早安
yuanqinnan.hello.suffix=晚安

加入测试：

@Autowired
HelloService helloService;
​
@Test
public void contextLoads() {
    System.out.println(helloService.sayHello("世界"));
}

这样自定义Starter和引用自定义都已完成，Springboot的核心知识已经总结完成，后面再进行Springboot的一些高级场景整合，如缓存、消息、检索、分布式等。