三分鐘了解 SpringBoot 的啟動(dòng)流程
0.前言
背景：最近有位開(kāi)發(fā)同學(xué)說(shuō)面試被問(wèn)到Spring Boot 的啟動(dòng)流程，以及被問(wèn)到Spring Boot 的嵌入式Web容器是什么時(shí)候加載的。如何加載的。是怎么無(wú)縫切換的。
這些問(wèn)題，其實(shí)回答起來(lái)也是比較復(fù)雜的。我們今天就從 SpringApplication.run(EasyPaasAdminApplication.class, args);入口，逐漸向下看下執(zhí)行流程，來(lái)試著回答一下前面這兩個(gè)問(wèn)題。后面關(guān)于SpringBoot 的web容器可以無(wú)縫隨意切換為jetty,undertow..這個(gè)問(wèn)題的回答涉及到Spring Boot是如何設(shè)計(jì)WebServer的。我們后續(xù)專(zhuān)門(mén)講解一下。
一般我們SpringBoot 應(yīng)用的啟動(dòng)入口都是如下這種固定的寫(xiě)法，
也可以是這樣
?public?static?void?main(String[]?args)?{
???SpringApplication?application?=?new?SpringApplication(MyApplication.class);
???//?...?customize?application?settings?here
???application.run(args)
??}
但總之，都是使用SpringApplication 調(diào)用靜態(tài)方法
此方法的注釋
Static helper that can be used to run a SpringApplication from the specified source using default settings.
?public?static?ConfigurableApplicationContext?run(Class<?>?primarySource,?String...?args)?{
??return?run(new?Class<?>[]?{?primarySource?},?args);
?}
跟過(guò)來(lái)就到這，可以看到注釋運(yùn)行Spring應(yīng)用程序，創(chuàng)建并刷新一個(gè)新的ApplicationContext。
跟代碼到這兒其實(shí)我們對(duì)于SpringBoot 的基本啟動(dòng)流程已經(jīng)知道了。但是要解答什么時(shí)候啟動(dòng)的Tomcat 還需要繼續(xù)分析。
到這兒我們就可以繼續(xù)下去，發(fā)現(xiàn)Spring Boot 啟動(dòng)WebServer。此處的WebServer我就不展開(kāi)了，可以點(diǎn)擊去就三個(gè)方法start ，stop，getPort。
可以看出來(lái)Spring 在設(shè)計(jì)接口的時(shí)候還是很?chē)?yán)謹(jǐn)和精簡(jiǎn)。我們的核心脈絡(luò)是梳理SpringBoot 啟動(dòng)過(guò)程，并且回答Tomcat 是如何被啟動(dòng)的。
我們可以看到WebServer 的實(shí)現(xiàn)目前內(nèi)置的有5種。其實(shí)Spring Boot 還有一個(gè)特性叫做 自動(dòng)裝配。
這就是為什么5個(gè)實(shí)現(xiàn)，我們最后啟動(dòng)的是Tomcat。此處也不做展開(kāi)。后面我專(zhuān)門(mén)搞一個(gè)解析SpringBoot 自動(dòng)裝配的文章。
我們看一下內(nèi)部start 的TomcatWebServer的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。了解過(guò)Tomcat 源碼的同學(xué)看到這兒就基本明白了。
好源碼跟進(jìn)過(guò)程我們到此結(jié)束，我們整理和總結(jié)一下。
通過(guò)掃一遍源碼我們大概可以總結(jié)出來(lái)如下三個(gè)階段
準(zhǔn)備階段、應(yīng)用上下文創(chuàng)建階段、刷新上下文階段。
-
準(zhǔn)備階段： Spring Boot 會(huì)加載應(yīng)用程序的初始設(shè)置，并創(chuàng)建 Spring Boot 上下文。這個(gè)階段的核心源碼是 SpringApplication 類(lèi)的 run() 方法，它會(huì)調(diào)用 Spring Boot 的各個(gè)初始化器進(jìn)行初始化和準(zhǔn)備工作。
-
應(yīng)用上下文創(chuàng)建階段 : Spring Boot 會(huì)創(chuàng)建應(yīng)用程序的上下文，包括各種配置信息、Bean 的加載和初始化等。這個(gè)階段的核心源碼是 Spring Boot 自動(dòng)配置機(jī)制，通過(guò)掃描 classpath 中的配置文件，自動(dòng)加載和配置各種組件和 Bean。
-
刷新上下文階段： Spring Boot 會(huì)執(zhí)行各種啟動(dòng)任務(wù)，包括創(chuàng)建 Web 服務(wù)器、加載應(yīng)用程序的配置、初始化各種組件等。這個(gè)階段的核心源碼是 Spring Boot 的刷新機(jī)制，它會(huì)調(diào)用各種初始化器和監(jiān)聽(tīng)器，執(zhí)行各種啟動(dòng)任務(wù)。其中啟動(dòng)Tomcat 就是在這個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行。
既然上面我們已經(jīng)基本上總結(jié)除了，Spring Boot的啟動(dòng)脈絡(luò)。也梳理出了一些核心源碼。那么我們對(duì)啟動(dòng)過(guò)程的核心源碼解析一下。
2.1. 準(zhǔn)備階段
在準(zhǔn)備階段中，Spring Boot 會(huì)加載應(yīng)用程序的初始設(shè)置，并創(chuàng)建 Spring Boot 上下文。這個(gè)階段的核心源碼是 SpringApplication 類(lèi)的 run() 方法，它會(huì)調(diào)用 Spring Boot 的各個(gè)初始化器進(jìn)行初始化和準(zhǔn)備工作。
public?ConfigurableApplicationContext?run(String...?args)?{
?????????????????//?啟動(dòng)計(jì)時(shí)器
????????StopWatch?stopWatch?=?new?StopWatch();
????????stopWatch.start();
?????????????????//?定義應(yīng)用程序上下文和異常報(bào)告器列表
????????ConfigurableApplicationContext?context?=?null;
????????Collection<SpringBootExceptionReporter>?exceptionReporters?=?new?ArrayList<>();
?????????????????//?配置?Headless?屬性
????????configureHeadlessProperty();
?????????????????//?獲取?Spring?Boot?啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)器
????????SpringApplicationRunListeners?listeners?=?getRunListeners(args);
?????????????????//?執(zhí)行啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)器的?starting?方法
????????listeners.starting();
????????try?{
?????????????????//?解析命令行參數(shù)
????????????ApplicationArguments?applicationArguments?=?new?DefaultApplicationArguments(args);
?????????????????//?準(zhǔn)備應(yīng)用程序環(huán)境
????????????ConfigurableEnvironment?environment?=?prepareEnvironment(listeners,?applicationArguments);
?????????????????//?配置忽略?BeanInfo
????????????configureIgnoreBeanInfo(environment);
?????????????????//?打印?Banner
????????????Banner?printedBanner?=?printBanner(environment);
?????????????????//?創(chuàng)建應(yīng)用程序上下文
????????????context?=?createApplicationContext();
?????????????????//?獲取異常報(bào)告器,關(guān)于異常報(bào)告，我下次專(zhuān)門(mén)講一下SpringBoot 的異常收集器。
????????????exceptionReporters?=?getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,?new?Class[]{ConfigurableApplicationContext.class},?context);
?????????????????//?準(zhǔn)備應(yīng)用程序上下文
????????????prepareContext(context,?environment,?listeners,?applicationArguments,?printedBanner);
?????????????????//?刷新應(yīng)用程序上下文
????????????refreshContext(context);
?????????????????//?刷新后操作
????????????afterRefresh(context,?applicationArguments);
?????????????????//?停止計(jì)時(shí)器
????????????stopWatch.stop();
?????????????????//?記錄啟動(dòng)日志
????????????if?(this.logStartupInfo)?{
????????????????new?StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(),?stopWatch);
????????????}
?????????????????//?執(zhí)行啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)器的?started?方法
????????????listeners.started(context);
?????????????????//?執(zhí)行?Runner
????????????callRunners(context,?applicationArguments);
????????}?catch?(Throwable?ex)?{
?????????????????//?處理啟動(dòng)失敗
????????????handleRunFailure(context,?ex,?exceptionReporters,?listeners);
????????????throw?new?IllegalStateException(ex);
????????}
????????try?{
?????????????????//?執(zhí)行啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)器的?running?方法
????????????listeners.running(context);
????????}?catch?(Throwable?ex)?{
?????????????????//?處理啟動(dòng)失敗
????????????handleRunFailure(context,?ex,?exceptionReporters,?null);
????????????throw?new?IllegalStateException(ex);
????????}
?????????????????//?返回應(yīng)用程序上下文
????????return?context;
????}
在 run() 方法中，Spring Boot 首先會(huì)創(chuàng)建一個(gè) StopWatch 對(duì)象，用于記錄整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程的耗時(shí)。然后，Spring Boot 會(huì)調(diào)用 getRunListeners(args) 方法獲取 Spring Boot 的各個(gè)啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)器，并調(diào)用starting() 方法通知這些監(jiān)聽(tīng)器啟動(dòng)過(guò)程已經(jīng)開(kāi)始。接著調(diào)用 prepareEnvironment(listeners, applicationArguments) 方法創(chuàng)建應(yīng)用程序的環(huán)境變量。
這個(gè)方法會(huì)根據(jù)用戶的配置和默認(rèn)設(shè)置創(chuàng)建一個(gè) ConfigurableEnvironment對(duì)象，并將其傳給后面的 createApplicationContext() 方法。printBanner(environment) 方法打印啟動(dòng)界面的 Banner，調(diào)用 refreshContext(context)方法刷新上下文。
這個(gè)方法會(huì)啟動(dòng)上下文，執(zhí)行各種啟動(dòng)任務(wù)，包括創(chuàng)建 Web 服務(wù)器、加載應(yīng)用程序的配置、初始化各種組件等。具體的啟動(dòng)任務(wù)會(huì)在刷新上下文階段中進(jìn)行。
2.2. 應(yīng)用上下文創(chuàng)建階段
在應(yīng)用上下文創(chuàng)建階段中，Spring Boot 會(huì)創(chuàng)建應(yīng)用程序的上下文，包括各種配置信息、Bean 的加載和初始化等。這個(gè)階段的核心源碼是 Spring Boot 自動(dòng)配置機(jī)制，通過(guò)掃描 classpath 中的配置文件，自動(dòng)加載和配置各種組件和 Bean。
protected?ConfigurableApplicationContext?createApplicationContext()?{
????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?to?create?a?default?ApplicationContext,?"?+
????????????????????"please?specify?an?ApplicationContextClass",?ex);
????????}
????}
????return?(ConfigurableApplicationContext)?BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}
在 createApplicationContext() 方法中，Spring Boot 首先會(huì)判斷應(yīng)用程序的類(lèi)型，如果是 Web 應(yīng)用程序，則會(huì)創(chuàng)建一個(gè) WebApplicationContext；否則，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)普通的 ApplicationContext。調(diào)用 BeanUtils.instantiateClass(contextClass) 方法創(chuàng)建應(yīng)用程序的上下文。這個(gè)方法會(huì)根據(jù)上面的邏輯創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的 ApplicationContext。調(diào)用 load() 方法加載應(yīng)用程序的配置。
關(guān)于加載應(yīng)用配置，可以參閱我之前寫(xiě)一篇文章《三分鐘了解SpringBoot配置優(yōu)先級(jí)底層源碼解析》。這個(gè)方法會(huì)掃描 classpath 中的各種配置文件，例如 application.properties、application.yml、META-INF/spring.factories 等，自動(dòng)配置各種組件和 Bean。調(diào)用 postProcessApplicationContext() 方法對(duì)應(yīng)用程序的上下文進(jìn)行后處理。這個(gè)方法會(huì)調(diào)用各種初始化器和監(jiān)聽(tīng)器，執(zhí)行各種初始化任務(wù)。
https://blog.csdn.net/wangshuai6707/article/details/130966177
2.3. 刷新上下文階段
在刷新上下文階段中，Spring Boot 會(huì)執(zhí)行各種啟動(dòng)任務(wù)，包括創(chuàng)建 Web 服務(wù)器（剛才我們跟源碼的時(shí)候也看到了，如上我的截圖）、加載應(yīng)用程序的配置、初始化各種組件等。這個(gè)階段的核心源碼是 Spring Boot 的刷新機(jī)制，它會(huì)調(diào)用各種初始化器和監(jiān)聽(tīng)器，執(zhí)行各種啟動(dòng)任務(wù)。
protected?void?refreshContext(ConfigurableApplicationContext?applicationContext)?{
????refresh(applicationContext);
????if?(this.registerShutdownHook)?{
????????try?{
????????????applicationContext.registerShutdownHook();
????????}
????????catch?(AccessControlException?ex)?{
????????????//?Not?allowed?in?some?environments.
????????}
????}
}
在 refreshContext() 方法中調(diào)用 refresh(applicationContext) 方法刷新上下文。這個(gè)方法是 ApplicationContext 接口的核心方法，會(huì)啟動(dòng)上下文，執(zhí)行各種啟動(dòng)任務(wù)。調(diào)用 registerShutdownHook() 方法注冊(cè)應(yīng)用程序的關(guān)閉鉤子。這個(gè)方法會(huì)在應(yīng)用程序關(guān)閉時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，清理資源、關(guān)閉線程等,所以我們利用此特性在服務(wù)關(guān)閉的時(shí)候清理一些資源。并向外部發(fā)送告警通知。
在 refresh(applicationContext) 方法中，Spring Boot 會(huì)執(zhí)行上下文的各種啟動(dòng)任務(wù)，包括創(chuàng)建 Web 服務(wù)器、加載應(yīng)用程序的配置、初始化各種組件等。具體的啟動(dòng)任務(wù)會(huì)調(diào)用各種初始化器和監(jiān)聽(tīng)器，例如：
for?(ApplicationContextInitializer<?>?initializer?:?getInitializers())?{
????initializer.initialize(applicationContext);
}
另外，Spring Boot 還會(huì)調(diào)用各種監(jiān)聽(tīng)器，我們不做贅述，例如：
for?(ApplicationListener<?>?listener?:?getApplicationListeners())?{
????if?(listener?instanceof?SmartApplicationListener)?{
????????SmartApplicationListener?smartListener?=?(SmartApplicationListener)?listener;
????????if?(smartListener.supportsEventType(eventType)
????????????????&&?smartListener.supportsSourceType(sourceType))?{
????????????invokeListener(smartListener,?event);
????????}
????}
????else?if?(supportsEvent(listener,?eventType))?{
????????invokeListener(listener,?event);
????}
}
基本上就是這些了。
關(guān)于SpringApplication的官方文檔講的比較簡(jiǎn)單，大家可供參考。地址如下：
- https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/features.html#features.spring-application
來(lái)源：blog.csdn.net/wangshuai6707/
article/details/131006060
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