三分鐘了解 SpringBoot 的啟動(dòng)流程
原文:
blog.csdn.net/wangshuai6707/article/details/131006060
前言
背景：最近有位開發(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)專門講解一下。
1、執(zhí)行邏輯梳理
一般我們SpringBoot 應(yīng)用的啟動(dòng)入口都是如下這種固定的寫法，
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我就不展開了，可以點(diǎn)擊去就三個(gè)方法start ，stop，getPort?？梢钥闯鰜?lái)Spring 在設(shè)計(jì)接口的時(shí)候還是很嚴(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。后面我專門搞一個(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。
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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。
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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。
2、核心源碼解析
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)聽器
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
// 執(zhí)行啟動(dòng)監(jiān)聽器的 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，我下次專門講一下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)聽器，并調(diào)用starting() 方法通知這些監(jiān)聽器啟動(dòng)過(guò)程已經(jīng)開始。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。
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)聽器，執(zhí)行各種初始化任務(wù)。
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
