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持續(xù)原創(chuàng)輸出,點擊上方藍(lán)字關(guān)注我

前言

Spring Boot 專欄已經(jīng)寫了五十多天了，前面二十章從基礎(chǔ)應(yīng)用到高級整合避重就輕介紹的都是工作、面試中常見的知識點。

今天開始底層源碼介紹的階段，相對內(nèi)容比較深一點，作者也盡可能介紹的通俗易懂，層次分明一點。相信讀過我寫的Mybatis專欄的文章都知道，只要跟著作者的步驟，方法一步步研究，其實源碼并不難。

這篇文章花了四天時間精雕細(xì)琢，力求介紹的通俗易懂，畢竟源碼相對難度更高些，希望通過作者拆分講解能夠幫助到讀者。

如果沒讀過作者的前二十篇文章，點擊前往

源碼版本

作者Spring Boot是基于2.4.0。每個版本有些變化，讀者盡量和我保持一致，以防源碼有些出入。

從哪入手？

相信很多人嘗試讀過Spring Boot的源碼，但是始終沒有找到合適的方法。那是因為你對Spring Boot的各個組件、機制不是很了解，研究起來就像大海撈針。

至于從哪入手不是很簡單的問題嗎，當(dāng)然主啟動類了，即是標(biāo)注著@SpringBootApplication注解并且有著main()方法的類，如下一段代碼：

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

話不多說，DEBUG伺候，別怕，搞它........

源碼如何切分？

SpringApplication中的靜態(tài)run()方法并不是一步完成的，最終執(zhí)行的源碼如下：

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

很顯然分為兩個步驟，分別是創(chuàng)建SpringApplication和執(zhí)行run()方法，下面將分為這兩個部分介紹。

如何創(chuàng)建SpringApplication？

創(chuàng)建即是new對象了，DEBUG跟進(jìn)代碼，最終執(zhí)行的SpringApplication構(gòu)造方法如下圖：

如上圖中標(biāo)注的注釋，創(chuàng)建過程重用的其實分為②、③、④這三個階段，下面將會一一介紹每個階段做了什么事。

設(shè)置應(yīng)用類型

這個過程非常重要，直接決定了項目的類型，應(yīng)用類型分為三種，都在WebApplicationType這個枚舉類中，如下：

NONE：顧名思義，什么都沒有，正常流程走，不額外的啟動web容器，比如Tomcat。
SERVLET：基于servlet的web程序，需要啟動內(nèi)嵌的servletweb容器，比如Tomcat。
REACTIVE：基于reactive的web程序，需要啟動內(nèi)嵌reactiveweb容器，作者不是很了解，不便多說。

判斷的依據(jù)很簡單，就是加載對應(yīng)的類，比如加載了DispatcherServlet等則會判斷是Servlet的web程序。源碼如下：

static WebApplicationType deduceFromClasspath() {
  if (ClassUtils.isPresent(WEBFLUX_INDICATOR_CLASS, null) && !ClassUtils.isPresent(WEBMVC_INDICATOR_CLASS, null)
    && !ClassUtils.isPresent(JERSEY_INDICATOR_CLASS, null)) {
   return WebApplicationType.REACTIVE;
  }
  for (String className : SERVLET_INDICATOR_CLASSES) {
   if (!ClassUtils.isPresent(className, null)) {
    return WebApplicationType.NONE;
   }
  }
  return WebApplicationType.SERVLET;
 }

這里我引入了spring-boot-starter-web,肯定是Servlet的web程序。

設(shè)置初始化器(Initializer)

初始化器ApplicationContextInitializer是個好東西，用于IOC容器刷新之前初始化一些組件，比如ServletContextApplicationContextInitializer。

那么如何獲取初始化器呢？跟著上圖中的代碼進(jìn)入，在SpringApplication中的如下圖中的方法：

相對重要的就是第一步獲取初始化器的名稱了，這個肯定是全類名了，詳細(xì)源碼肯定在loadFactoryNames()方法中了，跟著源碼進(jìn)入，最終調(diào)用的是#SpringFactoriesLoader.loadSpringFactories()方法。

loadSpringFactories()方法就不再詳細(xì)解釋了，其實就是從類路徑META-INF/spring.factories中加載ApplicationContextInitializer的值。

在spring-boot-autoconfigure的spring.factories文件中的值如下圖：

上圖中的只是一部分初始化器，因為spring.factories文件不止一個。

下圖中是我的demo中注入的初始化器，現(xiàn)實項目中并不止這些。

這也告訴我們自定義一個ApplicationContextInitializer只需要實現(xiàn)接口，在spring.factories文件中設(shè)置即可。

設(shè)置監(jiān)聽器(Listener)

監(jiān)聽器（ApplicationListener）這個概念在Spring中就已經(jīng)存在，主要用于監(jiān)聽特定的事件(ApplicationEvent)，比如IOC容器刷新、容器關(guān)閉等。

Spring Boot擴展了ApplicationEvent構(gòu)建了SpringApplicationEvent這個抽象類，主要用于Spring Boot啟動過程中觸發(fā)的事件，比如程序啟動中、程序啟動完成等。如下圖：

監(jiān)聽器如何獲取？從源碼中知道其實和初始化器(ApplicationContextInitializer)執(zhí)行的是同一個方法，同樣是從META-INF/spring.factories文件中獲取。

在spring-boot-autoconfigure的spring.factories文件中的值如下圖：

spring.factories文件不止一個，同樣監(jiān)聽器也不止以上這些。

作者demo中注入的一些監(jiān)聽器如下圖：

總結(jié)

SpringApplication的構(gòu)建都是為了run()方法啟動做鋪墊，構(gòu)造方法中總共就有幾行代碼，最重要的部分就是設(shè)置應(yīng)用類型、設(shè)置初始化器、設(shè)置監(jiān)聽器。

「注意」：初始化器和這里的監(jiān)聽器都要放置在spring.factories文件中才能在這一步驟加載，否則不會生效，因此此時IOC容器還未創(chuàng)建，即使將其注入到IOC容器中也是不會生效的。

作者簡單的畫了張執(zhí)行流程圖，僅供參考，如下：

執(zhí)行run()方法

上面分析了SpringApplication的構(gòu)建過程，一切都做好了鋪墊，現(xiàn)在到了啟動的過程了。

作者根據(jù)源碼將啟動過程分為了「8步」，下面將會一一介紹。

1. 獲取、啟動運行過程監(jiān)聽器

SpringApplicationRunListener這個監(jiān)聽器和ApplicationListener不同，它是用來監(jiān)聽?wèi)?yīng)用程序啟動過程的，接口的各個方法含義如下：

public interface SpringApplicationRunListener {

    // 在run()方法開始執(zhí)行時，該方法就立即被調(diào)用，可用于在初始化最早期時做一些工作
    void starting();
    // 當(dāng)environment構(gòu)建完成，ApplicationContext創(chuàng)建之前，該方法被調(diào)用
    void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment);
    // 當(dāng)ApplicationContext構(gòu)建完成時，該方法被調(diào)用
    void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context);
    // 在ApplicationContext完成加載，但沒有被刷新前，該方法被調(diào)用
    void contextLoaded(ConfigurableApplicationContext context);
    // 在ApplicationContext刷新并啟動后，CommandLineRunners和ApplicationRunner未被調(diào)用前，該方法被調(diào)用
    void started(ConfigurableApplicationContext context);
    // 在run()方法執(zhí)行完成前該方法被調(diào)用
    void running(ConfigurableApplicationContext context);
    // 當(dāng)應(yīng)用運行出錯時該方法被調(diào)用
    void failed(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception);
}

如何獲取運行監(jiān)聽器？

在SpringApplication#run()方法中，源碼如下：

//從spring.factories中獲取監(jiān)聽器
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);

跟進(jìn)getRunListeners()方法，其實還是調(diào)用了loadFactoryNames()方法從spring.factories文件中獲取值，如下：

org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=\
org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener

最終注入的是EventPublishingRunListener這個實現(xiàn)類，創(chuàng)建實例過程肯定是通過反射了，因此我們看看它的構(gòu)造方法，如下圖：

這個運行監(jiān)聽器內(nèi)部有一個事件廣播器(SimpleApplicationEventMulticaster)，主要用來廣播特定的事件(SpringApplicationEvent)來觸發(fā)特定的監(jiān)聽器ApplicationListener。

EventPublishingRunListener中的每個方法用來觸發(fā)SpringApplicationEvent中的不同子類。

如何啟動運行監(jiān)聽器？

在SpringApplication#run()方法中，源碼如下：

//執(zhí)行starting()方法
listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);

執(zhí)行SpringApplicationRunListeners的starting()方法，跟進(jìn)去其實很簡單，遍歷執(zhí)行上面獲取的運行監(jiān)聽器，這里只有一個EventPublishingRunListener。因此執(zhí)行的是它的starting()方法，源碼如下圖：

上述源碼中邏輯很簡單，其實只是執(zhí)行了multicastEvent()方法，廣播了ApplicationStartingEvent事件。至于multicastEvent()內(nèi)部方法感興趣的可以看看，其實就是遍歷ApplicationListener的實現(xiàn)類，找到監(jiān)聽ApplicationStartingEvent這個事件的監(jiān)聽器，執(zhí)行onApplicationEvent()方法。

總結(jié)

這一步其實就是廣播了ApplicationStartingEvent事件來觸發(fā)監(jiān)聽這個事件的ApplicationListener。

因此如果自定義了ApplicationListener并且監(jiān)聽了ApplicationStartingEvent（應(yīng)用程序開始啟動）事件，則這個監(jiān)聽器將會被觸發(fā)。

2. 環(huán)境構(gòu)建

這一步主要用于加載系統(tǒng)配置以及用戶的自定義配置(application.properties)，源碼如下，在run()方法中：

ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);

prepareEnvironment方法內(nèi)部廣播了ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，源碼如下圖：

環(huán)境構(gòu)建這一步加載了系統(tǒng)環(huán)境配置、用戶自定義配置并且廣播了ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，觸發(fā)監(jiān)聽器。

3. 創(chuàng)建IOC容器

源碼在run()方法中，如下：

context = createApplicationContext();

跟進(jìn)代碼，真正執(zhí)行的是ApplicationContextFactory方法，如下圖：

根據(jù)webApplicationType決定創(chuàng)建的類型，很顯然，我這里的是servlet，因此創(chuàng)建的是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。

這一步僅僅是創(chuàng)建了IOC容器，未有其他操作。

4. IOC容器的前置處理

這一步真是精華了，在刷新容器之前做準(zhǔn)備，其中有一個非常關(guān)鍵的操作：將啟動類注入容器，為后續(xù)的自動化配置奠定基礎(chǔ)。源碼如下：

prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,printedBanner);

prepareContext()源碼解析如下圖，內(nèi)容還是挺多的：

從上圖可以看出步驟很多，下面將會詳細(xì)介紹幾個重點的內(nèi)容。

調(diào)用初始化器

在SpringApplication構(gòu)建過程中設(shè)置的初始化器，從spring.factories取值的。執(zhí)行的流程很簡單，遍歷執(zhí)行，源碼如下圖：

將自定義的ApplicationContextInitializer放在META-INF/spring.factories中，在此時也是會被調(diào)用。

加載啟動類，注入容器

這一步是將主啟動類加載到IOC容器中，作為后續(xù)自動配置的入口。

在SpringApplication構(gòu)建過程中將主啟動類放置在primarySources這個集合中，此時的getAllSources()即是從其中取值，如下圖：

這里取出的就是主啟動類，當(dāng)然你的項目中可能不止一個，接下來就是將其加載到IOC容器中了，源碼如下：

load(context, sources.toArray(new Object[0]));

跟著代碼進(jìn)去，其實主要邏輯都在BeanDefinitionLoader.load()方法，如下圖：

將主啟動類加載到beanDefinitionMap，后續(xù)該啟動類將作為開啟自動配置化的入口，后續(xù)章節(jié)詳細(xì)介紹。

兩次廣播事件

這一步涉及到了兩次事件廣播，分別是ApplicationContextInitializedEvent和ApplicationPreparedEvent，對應(yīng)的源碼如下：

listeners.contextPrepared(context);
load(context, sources.toArray(new Object[0]));

5. 刷新容器

刷新容器完全是Spring的功能了，比如初始化資源，初始化上下文廣播器等，這個就不再詳細(xì)介紹，有興趣可以看看Spring的源碼。

protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
    Assert.isInstanceOf(AbstractApplicationContext.class, applicationContext);
    //調(diào)用創(chuàng)建的容器applicationContext中的refresh()方法
    ((AbstractApplicationContext)applicationContext).refresh();
}
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
        /**
         * 刷新上下文環(huán)境
         */
        prepareRefresh();

        /**
         * 初始化BeanFactory，解析XML，相當(dāng)于之前的XmlBeanFactory的操作，
         */
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

        /**
         * 為上下文準(zhǔn)備BeanFactory，即對BeanFactory的各種功能進(jìn)行填充，如常用的注解@Autowired @Qualifier等
         * 添加ApplicationContextAwareProcessor處理器
         * 在依賴注入忽略實現(xiàn)*Aware的接口，如EnvironmentAware、ApplicationEventPublisherAware等
         * 注冊依賴，如一個bean的屬性中含有ApplicationEventPublisher(beanFactory)，則會將beanFactory的實例注入進(jìn)去
         */
        prepareBeanFactory(beanFactory);

        try {
            /**
             * 提供子類覆蓋的額外處理，即子類處理自定義的BeanFactoryPostProcess
             */
            postProcessBeanFactory(beanFactory);

            /**
             * 激活各種BeanFactory處理器,包括BeanDefinitionRegistryBeanFactoryPostProcessor和普通的BeanFactoryPostProcessor
             * 執(zhí)行對應(yīng)的postProcessBeanDefinitionRegistry方法 和  postProcessBeanFactory方法
             */
            invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

            /**
             * 注冊攔截Bean創(chuàng)建的Bean處理器，即注冊BeanPostProcessor，不是BeanFactoryPostProcessor，注意兩者的區(qū)別
             * 注意，這里僅僅是注冊，并不會執(zhí)行對應(yīng)的方法，將在bean的實例化時執(zhí)行對應(yīng)的方法
             */
            registerBeanPostProcessors(beanFactory);

            /**
             * 初始化上下文中的資源文件，如國際化文件的處理等
             */
            initMessageSource();

            /**
             * 初始化上下文事件廣播器，并放入applicatioEventMulticaster,如ApplicationEventPublisher
             */
            initApplicationEventMulticaster();

            /**
             * 給子類擴展初始化其他Bean
             */
            onRefresh();

            /**
             * 在所有bean中查找listener bean，然后注冊到廣播器中
             */
            registerListeners();

            /**
             * 設(shè)置轉(zhuǎn)換器
             * 注冊一個默認(rèn)的屬性值解析器
             * 凍結(jié)所有的bean定義，說明注冊的bean定義將不能被修改或進(jìn)一步的處理
             * 初始化剩余的非惰性的bean，即初始化非延遲加載的bean
             */
            finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

            /**
             * 通過spring的事件發(fā)布機制發(fā)布ContextRefreshedEvent事件，以保證對應(yīng)的監(jiān)聽器做進(jìn)一步的處理
             * 即對那種在spring啟動后需要處理的一些類，這些類實現(xiàn)了ApplicationListener<ContextRefreshedEvent>，
             * 這里就是要觸發(fā)這些類的執(zhí)行(執(zhí)行onApplicationEvent方法)
             * 另外，spring的內(nèi)置Event有ContextClosedEvent、ContextRefreshedEvent、ContextStartedEvent、ContextStoppedEvent、RequestHandleEvent
             * 完成初始化，通知生命周期處理器lifeCycleProcessor刷新過程，同時發(fā)出ContextRefreshEvent通知其他人
             */
            finishRefresh();
        }

        finally {
    
            resetCommonCaches();
        }
    }
}

6. IOC容器的后置處理

一個擴展方法，源碼如下：

afterRefresh(context, applicationArguments);

默認(rèn)為空，如果有自定義需求可以重寫，比如打印一些啟動結(jié)束日志等。

7. 發(fā)出結(jié)束執(zhí)行的事件

同樣是EventPublishingRunListener這個監(jiān)聽器，廣播ApplicationStartedEvent事件。

但是這里廣播事件和前幾次不同，并不是廣播給SpringApplication中的監(jiān)聽器（在構(gòu)建過程中從spring.factories文件獲取的監(jiān)聽器）。因此在IOC容器中注入的監(jiān)聽器（使用@Component等方式注入的）也能夠生效。前面幾個事件只有在spring.factories文件中設(shè)置的監(jiān)聽器才會生效。

跟著代碼進(jìn)入，可以看到started()方法源碼如下：

這里并沒有用事件廣播器SimpleApplicationEventMulticaster廣播事件，而是使用ConfigurableApplicationContext直接在IOC容器中發(fā)布事件。

8. 執(zhí)行Runners

Spring Boot 提供了兩種Runner讓我們定制一些額外的操作，分別是CommandLineRunner和ApplicationRunner，關(guān)于這兩個的區(qū)別，后面文章詳細(xì)介紹。

調(diào)用的源碼如下：

callRunners(context, applicationArguments);

跟進(jìn)代碼，其實真正執(zhí)行的是如下方法：

邏輯很簡單，從IOC容器中獲取，遍歷調(diào)用。

總結(jié)

Spring Boot 啟動流程相對簡單些，作者將其細(xì)分了以上八個步驟，希望能夠幫助讀者理解，流程圖如下：

總結(jié)

Spring Boot啟動流程就介紹到這里了，需要重點理解run()方法執(zhí)行的八個步驟以及事件、初始化器、監(jiān)聽器等組件的執(zhí)行時間點。

作者每一篇文章都很用心，這篇源碼解析花了三天時間精雕細(xì)琢，力求講解的通俗易懂，希望能夠幫助到你。

另外作者的第一本PDF書籍已經(jīng)整理好了，由淺入深的詳細(xì)介紹了Mybatis基礎(chǔ)以及底層源碼，有需要的朋友公眾號回復(fù)關(guān)鍵詞「Mybatis進(jìn)階」即可獲取，目錄如下：

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二十三張圖帶你從源碼分析Spring Boot 啟動流程

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目錄

前言

源碼版本

從哪入手？

源碼如何切分？

如何創(chuàng)建SpringApplication？

設(shè)置應(yīng)用類型

設(shè)置初始化器(Initializer)

設(shè)置監(jiān)聽器(Listener)

總結(jié)

執(zhí)行run()方法

1. 獲取、啟動運行過程監(jiān)聽器

如何獲取運行監(jiān)聽器？

如何啟動運行監(jiān)聽器？

總結(jié)

2. 環(huán)境構(gòu)建

3. 創(chuàng)建IOC容器

4. IOC容器的前置處理

調(diào)用初始化器

加載啟動類，注入容器

兩次廣播事件

5. 刷新容器

6. IOC容器的后置處理

7. 發(fā)出結(jié)束執(zhí)行的事件

8. 執(zhí)行Runners

總結(jié)

總結(jié)