SpringBoot启动流程

1 注解启动分析
- 1.1 @SpringBootApplication
  - 1.1.1 @SpringBootConfiguration
  - 1.1.2 @ComponentScan
  - 1.1.3 @EnableAutoConfiguration
2 SpringApplication引导启动
- 2.1 SpringApplication—创建引导启动的实例
- 2.2 run()—开始引导启动
  - 2.2.1 new StopWatch()—创建计时器
  - 2.2.2 configureHeadlessProperty()—配置Headless模式
  - 2.2.3 SpringApplicationRunListener.start()—获取监听器,启动监听
  - 2.2.4 prepareEnvironment()—准备环境，创建ConfigurableEnvironment对象
  - 2.2.5 printBanner()—打印横幅
  - 2.2.6 createApplicationContext()—创建应用程序上下文并加载Bean
  - 2.2.7 prepareContext()—准备ApplicationContext
  - 2.2.8 refreshContext()—刷新上下文
    - 2.2.8.1 prepareRefresh()—准备刷新
    - 2.2.8.2 prepareBeanFactory()—准备BeanFactory
    - 2.2.8.3 postProcessBeanFactory()—后置处理BeanFactory
    - 2.2.8.4 invokeBeanFactoryPostProcessors()—实例化并调用BeanFactoryPostProcessor
    - 2.2.8.5 registerBeanPostProcessors()—注册Bean后置处理器
    - 2.2.8.6 initMessageSource()—初始化MessageSource
    - 2.2.8.7 initApplicationEventMulticaster()—初始化ApplicationEventMulticaster
    - 2.2.8.8 onRefresh()—刷新应用程序
    - 2.2.8.9 registerListeners()—注册监听器
    - 2.2.8.10 finishBeanFactoryInitialzation()—初始化容器中的Bean
    - 2.2.8.11 finishRefresh()—完成刷新
  - 2.2.9 afterRefresh()—留给子类的钩子函数
- 2.3 启动完成
- 2.4 准备运行
3 总结

Spring Boot为我们提供了一种极简的项目搭建方式，看一下Spring Boot项目的启动类：

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

1 注解启动分析

1.1 @SpringBootApplication

首先看一下@SpringBootApplication这个组合注解，除去元注解外，它还引入了其他三个重要的注解：

@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan

1.1.1 @SpringBootConfiguration

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
public @interface SpringBootConfiguration {
}

从源码可以看到，其实@SpringBootConfiguration并没有额外功能，它只是Spring中@Configuration的派生注解，用于标注配置类，完成Bean的配置与管理

1.1.2 @ComponentScan

Spring中的注解，用于包的扫描，并把声明了特定注解的类交给spring的ioc容器

1.1.3 @EnableAutoConfiguration

Spring Boot有中一个非常重要的理念就是约定大于配置。而自动配置这一机制的核心实现就是靠@EnableAutoConfiguration注解完成的
在这里插入图片描述
可以看出，在@EnableAutoConfiguration注解中，使用@Import导入了AutoConfigurationImportSelector这个类，实现了ImportSelector接口的selectImports()方法。spring中会把selectImports()方法返回的String数组中的类的全限定名实例化为bean，并交给spring容器管理
在这里插入图片描述
查看其中的getAutoConfigurationEntry方法：

在执行完getCandidateConfigurations后，把众多类的全限定名存储到了一个List中

SpringFactoriesLoader这个类非常重要，属于Spring框架的一种扩展方案，提供一种了配置查找的功能支持。其主要功能就是读取配置文件META-INF/spring.factories，决定要加载哪些类
在这里插入图片描述
当然，并不是所有spring.factories中的类都会被加载到spring容器中，很多情况下需要按照需求所需的情况引入，依赖条件注解@Conditional进行判断。例如ServletWebServerFactoryAutoConfiguration类

只有在classpath下存在ServletRequest这一类时，才将ServletWebServerFactoryAutoConfiguration作为配置类导入spring容器中

2 SpringApplication引导启动

SpringApplication类是用来执行Spring框架启动的引导类。有两种方式可以进行启动引导：

通过静态方法 SpringApplication.run启动。
先创建 SpringApplication实例，在调用的实例方法 run进行启动。

无论是以上哪种方式，最终都是通过创建SpringApplication实例，在调用run()启动

2.1 SpringApplication—创建引导启动的实例

SpringApplication提供了一个简单的方式以启动Spring boot程序，查看SpringApplication.run方法调用：
在这里插入图片描述
在此创建了一个SpringApplication的实例，并调用了它的run方法

在创建实例的过程中，会根据用户输入和工程环境做一些基础配置，供之后引导启动中使用:

设置资源加载器ResourceLoader和PrimarySources，用于将资源加载到加载器中
从类中加载initializer和listener放在集合
判断当前项目类型是什么？提供了NONE，SERVLET，REACTIVE 三种类型备选
使用SpringFactoriesLoader查找并加载所有可用的ApplicationContextInitializer
使用SpringFactoriesLoader查找并加载所有可用的监听器ApplicationListener
推断并设置main方法的定义类
设置是否为Web环境(先确认用户是否指定，未指定则根据工程目录下是否有servlet相关环境)
从工程环境中决定主入口的类

2.2 run()—开始引导启动

SpringApplication完成初始化后，调用run方法，下面对run方法中核心代码进行分析：
在这里插入图片描述
按照图中标注序号进行分析：

spring监听器的使用，要获取这些监听器的对象，就要知道其全路径。通过SpringFactoriesLoader查找spring.factories获得，之后再调用它们的started()方法。
创建并配置当前Spring Boot应用将要使用的Environment，根据监听器和默认应用参数来准备所需要的环境。
打印Banner
创建spring应用上下文。根据之前推断的项目类型，决定该为当前SpringBoot应用创建什么类型的ApplicationContext并创建完成。
准备应用上下文，首先将之前准备好的Environment设置给创建好的ApplicationContext使用。
然后遍历调用所有ApplicationContextInitializer的initialize方法来对已经创建好的ApplicationContext进行进一步的处理。
最后，遍历调用所有SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法。
这里最终调用了Spring中AbstractApplicationContext的refresh方法，可以说这个refresh方法是Spring中最重要的方法之一，完成了Bean工厂创建，后置管理器注册，Bean实例化等最重要的工作。这一步工作完成后，spring的ioc容器就完成了。
如果有Bean实现了CommandLineRunner接口并重写了run方法，则遍历执行CommandLineRunner中的方法

2.2.1 new StopWatch()—创建计时器

StopWatch是springframework.util中提供的一个工具类，在启动过程中使用StopWatch是为了记录启动花费的时间。

2.2.2 configureHeadlessProperty()—配置Headless模式

Headless模式是在环境缺少显示器等设备情况下的一种配置，和我们启动流程并无太多关系

2.2.3 SpringApplicationRunListener.start()—获取监听器,启动监听

监听器可以用来监听SpringApplication启动过程中的各个阶段。默认的监听器是EventPublishRunListener，用户也可以通过实现SpringApplicationRunListener接口，实现应用程序对SpringApplication启动过程的监听。

在resources/META-INF 下建立 spring.factories 文件，文件中添加 key=value形式，其中 key 为 SpringApplicationRunListener 的全路径名，value 为应用程序对该接口的实现类(类需要一个参数类型为 SpringApplication 和 String 数组的构造函数，用于通过反射创建实例)。

2.2.4 prepareEnvironment()—准备环境，创建ConfigurableEnvironment对象

在这一步，SpringApplication会创建Spring启动所需的环境，这个环境主要由ConfigurableEnviroment对象表示。首先，该对象确认了程序是否需要设置Web环境，其次，该对象还确定了程序所需要的参数和读取的配置文件等信息。

此步骤会回调SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()方法，通知监听器环境已经准备好。

2.2.5 printBanner()—打印横幅

这一步骤其实和启动并没有太大关系，只是会向控制台或是日志中输出Spring的Logo和版本信息。

2.2.6 createApplicationContext()—创建应用程序上下文并加载Bean

在准备好环境之后，接下来要做的就是创建应用程序上下文ApplicationContext对象。
ApplicationContext是Spring IoC的核心组件，它不仅是程序所需Bean的容器，还提供了国际化，事件发布等功能。

在创建应用程序上下文的时候，首先会根据之前配置决定上下文的具体类型（AnnotationConfigApplicationContext或是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext）。
再通过反射实例化到对象。

2.2.7 prepareContext()—准备ApplicationContext

虽然已经得到了ApplicationContext对象，但此时的对象还只是一个空白对象，需要准备和处理后，ApplicationContext才能被使用。

在准备过程中主要做了做了几件事：

为ApplicationContext设置之前准备好的Environment对象。
通过对ApplicationContext后置处理或是BeanDefinitionLoader等方式往容器中添加一些初始的Bean
应用默认的初始化器初始化应用程序上下文(责任链模式的应用，多个初始化器形成一个List，应用程序需要被每个初始化器应用一次，每个初始化器有自己的职责)。
准备过程中ApplicationRunListener发出两个消息，分别是contextPrepared和contextLoaded

2.2.8 refreshContext()—刷新上下文

在应用程序上下文准备好后，可以通过刷新应用程序上下文发现Bean并加载到容器中。
refreshContext()会调用ApplicationContext.refresh()方法。
AbstractApplicationContext中定义了refresh()方法的基本框架(模板模式的应用)。

2.2.8.1 prepareRefresh()—准备刷新

准备刷新的阶段做了初始化和校验的工作。比如初始化启动时间，初始化PropertySources(在AbstractApplicationContext中只是一个空方法，留给子类根据需要实现)，以及校验环境中是否已经有必要的参数。

2.2.8.2 prepareBeanFactory()—准备BeanFactory

BeanFactory是 Spring 框架中容器的底层实现，所有的 Bean 都存放在BeanFactory中，虽然ApplicationContext也实现了BeanFactory接口，但是在其内部还是将获取 Bean 的相关操作委托给内部的DefaultListableBeanFactory变量，只是ApplicationContext帮用户屏蔽了底层的操作，同时提供出一些更符合外部用户使用的接口。

对BeanFactory的准备主要是：

添加一些必要组件，比如类加载器，表达式解析器，属性编辑器注册表等。
以及一些后置处理器，比如ApplicationContextAwareProcessor(xxxAware的接口就是通过后置处理器在Bean创建的时候，通过后置处理器设置的)。
此外还有一些特殊的Bean，environment,systemProperties和systemEnvirnoment。
点击查看Spring核心之bean生命周期和三级缓存

2.2.8.3 postProcessBeanFactory()—后置处理BeanFactory

对于非WebServlet环境的ApplicationContext而言这个方法是个空方法，但是Web环境下的ApplicationContext会通过这个方法定制一些后处理动作，比如添加WebApplicationContextServletAwareProcessor后置处理器，添加在web环境中可能使用的Scope（session和request）。

2.2.8.4 invokeBeanFactoryPostProcessors()—实例化并调用BeanFactoryPostProcessor

BeanFactoryPostProcessor是一种特殊的后置处理器，其操作的对象是针对BeanFactory。
此时主要有三个后置处理器，分别是:SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer$CachingMetadataReaderFactoryPostProcessor , ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer$ConfigurationWarningsPostProcessor和ConfigFileApplicationListener$PropertySourceOrderingPostProcessor。这三个类名字虽然很长，但是其实是因为内部类的关系，而且我们看名字也能发现类是怎么来的(外部类是xxxInitializer的就说明是初始化器设置的)。

其中第一个类和启动流程有关，因为它会向容器注册ConfigurationClassPostProcessor。

如果BeanFactoryPostProcessor同时又是BeanDefinitionRegistryPostProcessor，则先进行针对BeanDefinition注册表的后置处理，目的是为了发现Bean。
在最初的三个BeanFactoryProcessor后置处理完成后，会从容器中获取BeanDefinitionRegistryPostProcessor类型的后置处理器（这里主要会得到刚才加载的ConfigurationClassPostProcessor实例）。再调用这些BeanDefinitionRegistry的后置处理器，继续向发现并向容器中注册新的Bean。

这里主要是通过@Configuration注解作为入口发现Bean，如果发现的Bean中又存在新的@ConfigurationBean，则以此Bean为入口再进行发现，直到所有的Bean都被发现。

在针对BeanDefinition注册表的后置处理完成（发现Bean的过程）中，如果找到了BeanFactoryPostProcessor(包括最初的三个BeanFatoryProcessor)，会进行针对BeanFactory的后置处理过程（之前只是进行针对注册表的后置处理，二者的目的还是有区别的）。

注意
Bean的发现过程只是向BeanDefinition注册表注册BeanDefinition的过程，并没有针对发现的Bean进行实例化（少部分需要用到的Bean会进行实例化，比如这部分会对BeanDefinitionRegistryPostProcessor类型的Bean实例化）。

2.2.8.5 registerBeanPostProcessors()—注册Bean后置处理器

上一步是针对BeanFactory和BeanDefinitionRegistry的后置处理器，这一步从BeanFactory中获取针对普通Bean的后置处理器BeanFactoryPostProcessor放到专门的容器beanPostProcessors中。

2.2.8.6 initMessageSource()—初始化MessageSource

MessageSource是拥有特殊功能的Bean，用来处理国际化相关内容。

2.2.8.7 initApplicationEventMulticaster()—初始化ApplicationEventMulticaster

ApplicationEventMulticaster是ApplicationEvent广播器，可以通过这个对象向容器中添加移除Listener，也可以通过这个对象发布事件（观察者模式的应用）。

2.2.8.8 onRefresh()—刷新应用程序

发现了所有的Bean，并且需要实例化的Bean也都被创建好了之后，Spring接下去要做的是创建ThemeSource（和主题相关的组件），以及创建Webserver(如果是Web环境的话)。

2.2.8.9 registerListeners()—注册监听器

这一步会将初始化得到的ApplicationListener方法和容器中获得ApplicationListener一起注册到ApplicationEventMulticaster中，并且如果存在需要早起发布的事件，则发布事件。

2.2.8.10 finishBeanFactoryInitialzation()—初始化容器中的Bean

经过之前的步骤，现在容器中必要的组件都已经准备好了，并且所有需要容器管理的Bean也都已经被发现注册成BeanDefinition注册表中。
对于Scope是Singleton的Bean而言，此时已经具备了实例化Bean的条件，因此在这一步中，Spring会对所有Singleton且非lazy-init的Bean进行实例化。
主要做法就是获取容器中所有为singletion且非lazyInit的BeanDefinition，然后通过getBean创建出Bean的实例，保存在容器内部。

有一种特殊的情况是针对FactoryBean，FactoryBean是一种用来创建Bean的特殊Bean，在得到FactoryBean的Bean之后，还需要判断是否要创建FactoryBean负责创建的Bean

2.2.8.11 finishRefresh()—完成刷新

在这步主要是一些资源清理以及注册LifeCycleProcessor。LifeCycleProcessor可以用来在 Spring 生命周期的refresh和close时触发回调。
并且发布Refresh的消息。

2.2.9 afterRefresh()—留给子类的钩子函数

在Application完成刷新后，SpringApplication给子类留了afterRefresh()的方法作为回调。

2.3 启动完成

启动完成后，stopWatch会记录下本次启动消费的时间。
然后向ApplicationRunListener发布started事件,说明已经启动就绪。

2.4 准备运行

启动完成后，正式运行前，SpringApplication还会执行用户定义的ApplicationRunner和CommandLineRunner两个接口中定义的run()方法。
在执行完成后，向ApplicationRunListener发布runing的消息。
至此，启动流程结束。

3 总结

本文旨在对SpringBoot启动流程各个步骤做一次梳理（本文的段落标题就是启动的各个步骤，不同等级的标题也含有方法前后调用的关系），并没有对每行代码做深入分析

另外，在贴一份整理的不错的流程图帮助大家加深印象。
在这里插入图片描述

转载于 :

springboot