SpringBoot 源码分析—SpringBoot启动过程

DemoApplication.java代码如下

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

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

现在来分析一下SpringApplication.run执行的流程:


图片.png
  • 1.创建了一个SpringApplication实例,并作为参数传递了主配置类
  • 2.调用了SpringApplication.run(args)方法
  1. 创建实例
    public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
        // 设置resourceLoader
        this.resourceLoader = resourceLoader;

        // 断言资源类不能为null
        Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");

        // 赋值
        this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));

        // >>> 1.推断当前应用的类型(根据当前classpath下是否包含某些类来确定)
        this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();

        // >>> 2.设置初始化器(从spring.factories获取ApplicationContextInitializer获取配置的类)
        setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));

        // >>> 3.设置监听器(从spring.factories中获取ApplicationListener配置的类)
        setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));

        // >>> 4.推断MainApplicationClass(当前main方法所在的Class)
        this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
    }
  1. run方法
   /**
     * Run the Spring application, creating and refreshing a new
     * {@link ApplicationContext}.
     * @param args the application arguments (usually passed from a Java main method)
     * @return a running {@link ApplicationContext}
     */
    public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
        // 应用启动时间记录器
        StopWatch stopWatch = new StopWatch();
        stopWatch.start();


        ConfigurableApplicationContext context = null;
        Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
        configureHeadlessProperty();

        // 1.获取监听器并触发事件(从spring.factories中获取SpringApplicationRunListener配置的类,并初始化作为监听器)
        // SpringApplicationRunListener负责在SpringBootApplication的不同生命周期广播出不同的事件,传递给ApplicationListener
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
        // 触发
        listeners.starting();

        try {
            // 2.初始化环境
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
            configureIgnoreBeanInfo(environment);
            Banner printedBanner = printBanner(environment);

            // 3.创建应用上下文对象,初始化IOC容器(ioc容器创建后作为一个属性存在context中)
            context = createApplicationContext();

            // 取到关于SpringBoot异常报告的一些报告器
            exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
                    new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

            // 4.刷新IOC容器前的处理
            prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);

            // 5.刷新IOC容器,
            // 调用IOC容器的refresh,触发invokeBeanFactoryPostProcessors(),此步骤中
            // 会调用ConfigurationClassParser.parse去解析主配置类(启动类),识别ComponentScan等注解来解析配置类
            refreshContext(context);

            // 6.刷新IOC容器后的处理
            afterRefresh(context, applicationArguments);
            stopWatch.stop();
            if (this.logStartupInfo) {
                new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
            }
            listeners.started(context);
            callRunners(context, applicationArguments);
        }
        catch (Throwable ex) {
            handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }

        try {
            listeners.running(context);
        }
        catch (Throwable ex) {
            handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
        return context;
    }

核心步骤:

  • 1、获取RunListener并启动这些监听器
// 1.获取监听器并触发事件(从spring.factories中获取SpringApplicationRunListener配置的类,并初始化作为监听器)
// SpringApplicationRunListener负责在SpringBootApplication的不同生命周期广播出不同的事件,传递给ApplicationListener
  SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
  listeners.starting();

什么是RunListener呢,我们看下getRunListeners方法:

    private SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) {
        Class<?>[] types = new Class<?>[] { SpringApplication.class, String[].class };
        return new SpringApplicationRunListeners(logger,
                getSpringFactoriesInstances(SpringApplicationRunListener.class, types, this, args));
    }

核心代码是getSpringFactoriesInstances(SpringApplicationRunListener.class, types, this, args);
继续看这个方法源码

    private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
        ClassLoader classLoader = getClassLoader();
        // Use names and ensure unique to protect against duplicates
        // 名字必须唯一确保不冲突
        Set<String> names = new LinkedHashSet<>(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
        List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);
        AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
        return instances;
    }

其核心代码是SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader);
再看这个loadFactoryNames方法:

图片.png

注释已经说明了本方法的作用,通过给定的类加载器从FACTORY_RESOURCE_LOCATION这个位置去加载指定的工厂类型
如图中箭头指向所示:

  • 1、先调用了重载方法loadSpringFactories(ClassLoader classloader)
  • 2、重载方法中从指定路径(META-INF/spring.factories)中加载所有类全限定名
  • 3、通过传入的工厂类型名称,取出本次需要(指定类型)的工厂类型名称集合

那么,这里就是加载所有的SpringApplicationRunListener所配置的类集合,我们从META-INF/spring.factories中找到这个SpringApplicationRunListener


idea查找spring.factories.png

可以看到搜索文件时,会显示很多个spring.factories,很多jar中都有这个路径的资源文件。实质上,springboot会加载每个jar中的spring.factories中的内容,这也就是starter扩展机制,我们自定义starter时,只需要在自己的jar中的META-INF/spring.factories中配置上自己的。


spring-boot中spring.factories.png

可以看到这个spring.factories中有很多个KEY=VALUE的配置,其格式与properties并无二致,每个KEY都是一个接口,VALUE对应一个字符串, VALUE中多个类全限定名用逗号分割,每个全限定名对应的类都是KEY这个接口的实现类(直接或间接实现)。

SpringApplicationRunListener.png

SpringApplicationRunListener:
其注释已经说得比较清楚了:监听SpringApplication的run方法。

至此,SpringApplication.run(ClassLoader classLoader)中的第一步,获取监听器并执行分析结束。

  • 2、初始化环境
            // 2.初始化环境
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
            configureIgnoreBeanInfo(environment);
            Banner printedBanner = printBanner(environment);

这一步主要是环境准备工作:

  • 2.1 参数提取,将args中的参数重新包装为ApplicationArguments
  • 2.2 准备环境
    private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners,
            ApplicationArguments applicationArguments) {
        // Create and configure the environment
        // 根据应用类型创建相应的环境对象
        ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();

        // 配置一些属性,包括解析args参数,设置activeProfiles等
        configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
        ConfigurationPropertySources.attach(environment);

        // 触发监听器,包括ConfigFileApplicationListener会在这一步根据配置文件位置找到对应的配置文件并加载到environment中
        listeners.environmentPrepared(environment);
        bindToSpringApplication(environment);
        if (!this.isCustomEnvironment) {
            environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader()).convertEnvironmentIfNecessary(environment,
                    deduceEnvironmentClass());
        }
        ConfigurationPropertySources.attach(environment);
        return environment;
    }

  • 2.3 配置忽略的bean信息
    private void configureIgnoreBeanInfo(ConfigurableEnvironment environment) {
        if (System.getProperty(CachedIntrospectionResults.IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME) == null) {
            Boolean ignore = environment.getProperty("spring.beaninfo.ignore", Boolean.class, Boolean.TRUE);
            System.setProperty(CachedIntrospectionResults.IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME, ignore.toString());
        }
    }
  • 2.4 打印Banner
    private Banner printBanner(ConfigurableEnvironment environment) {
        if (this.bannerMode == Banner.Mode.OFF) {
            return null;
        }
        ResourceLoader resourceLoader = (this.resourceLoader != null) ? this.resourceLoader
                : new DefaultResourceLoader(getClassLoader());
        SpringApplicationBannerPrinter bannerPrinter = new SpringApplicationBannerPrinter(resourceLoader, this.banner);
        if (this.bannerMode == Mode.LOG) {
            return bannerPrinter.print(environment, this.mainApplicationClass, logger);
        }
        return bannerPrinter.print(environment, this.mainApplicationClass, System.out);
    }

SpringBoot项目中,默认会打印springboot的banner,当然我们可以通过"spring.banner.image.location"或者"spring.banner.location"来配置我们自己的项目banner

3.创建applicationContext

    /**
     * Strategy method used to create the {@link ApplicationContext}. By default this
     * method will respect any explicitly set application context or application context
     * class before falling back to a suitable default.
     * @return the application context (not yet refreshed)
     * @see #setApplicationContextClass(Class)
     */
    protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
        // 获取class
        Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
        if (contextClass == null) {
            try {
                switch (this.webApplicationType) {
                case SERVLET:
                    contextClass = Class.forName(DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS);
                    break;
                case REACTIVE:
                    contextClass = Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS);
                    break;
                default:
                    contextClass = Class.forName(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
                }
            }
            catch (ClassNotFoundException ex) {
                throw new IllegalStateException(
                        "Unable create a default ApplicationContext, please specify an ApplicationContextClass", ex);
            }
        }

        // 创建ApplicationContext实例
        return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
    }

根据应用类型,实例化相应的applicationContext。

4 刷新IOC容器前的处理

/**
     * 完成相关属性的设置
     * 完成一些bean的创建
     * @param context
     * @param environment
     * @param listeners
     * @param applicationArguments
     * @param printedBanner
     */
    private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context, ConfigurableEnvironment environment,
            SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
        // 设置环境到上下文中
        context.setEnvironment(environment);

        // 设置一些属性
        postProcessApplicationContext(context);

        // 遍历初始化器并执行
        applyInitializers(context);

        // 执行一些监听器
        listeners.contextPrepared(context);
        if (this.logStartupInfo) {
            logStartupInfo(context.getParent() == null);
            logStartupProfileInfo(context);
        }

        // Add boot specific singleton beans
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();
        beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);
        if (printedBanner != null) {
            beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
        }
        if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {
            ((DefaultListableBeanFactory) beanFactory)
                    .setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);
        }
        if (this.lazyInitialization) {
            context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());
        }

        // Load the sources
        Set<Object> sources = getAllSources();
        Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");

        // 将主启动类定义加载到IOC容器beanDefinitionMap中
        load(context, sources.toArray(new Object[0]));

        // 发布一些事件
        listeners.contextLoaded(context);
    }

5. 刷新IOC容器

     private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {
        if (this.registerShutdownHook) {
            try {
                context.registerShutdownHook();
            }
            catch (AccessControlException ex) {
                // Not allowed in some environments.
            }
        }
        refresh(context);
    }
    /**
     * Refresh the underlying {@link ApplicationContext}.
     * @param applicationContext the application context to refresh
     */
    protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
        Assert.isInstanceOf(AbstractApplicationContext.class, applicationContext);
        ((AbstractApplicationContext) applicationContext).refresh();
    }

最终调用applicationContext.refresh(),这里就回到了spring中ioc容器的refresh方法。
applicationContext.refresh中,会执行invokeBeanFactoryPostProcessors(),
此步骤中会调用ConfigurationClassParser.parse去解析主配置类(启动类),识别ComponentScan等注解并完成配置。

6.刷新IOC容器后的处理

    /**
     * Called after the context has been refreshed.
     * @param context the application context
     * @param args the application arguments
     */
    protected void afterRefresh(ConfigurableApplicationContext context, ApplicationArguments args) {
    }
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