CRUD工程师——SpringBoot启动原理

在使用到SpringBoot之前，是跟着教程敲MVC的，明显感觉出这是一个配置杀手......

随着SpringBoot普及（当然我这一代来上开发基本都是SpringBoot），明显感觉到自带的Tomcat和自动配置相当方便，是一个很合适的工具。

下面分析一下SpringBoot源码是如何进行自启动的。

先放上一张别人的图，看看我最后分析下来是不是差不多

每个SpringBoot程序都有一个主入口，也就是main方法，main里面调用SpringApplication.run()启动整个spring-boot程序，该方法所在类需要使用@SpringBootApplication注解，以及@ImportResource注解(if need)，@SpringBootApplication包括三个注解，功能如下：

@EnableAutoConfiguration：SpringBoot根据应用所声明的依赖来对Spring框架进行自动配置

@SpringBootConfiguration(内部为@Configuration)：被标注的类等于在spring的XML配置文件中(applicationContext.xml)，装配所有bean事务，提供了一个spring的上下文环境

@ComponentScan：组件扫描，可自动发现和装配Bean，默认扫描SpringApplication的run方法里的Booter.class所在的包路径下文件，所以最好将该启动类放到根包路径下。

通过这个注解，就会得到一些我们需要进行配置的东西，简单的例如SQL地址等

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首先进入SpringApplication这个类中，最上面的Javadoc说的很清楚

可用于从Java main 方法引导和启动Spring应用程序的类。默认情况下，类将执行以下步骤来引导您的*应用程序：创建一个适当的ApplicationContext实例（取决于您的类路径），注册一个link CommandLinePropertySource以将命令行参数公开为Spring属性，刷新应用程序上下文，加载所有单例bean，触发任何link CommandLineRunner bean。

1.

//这个方法，静态助手，可以使用默认设置从指定的源运行SpringApplication。
public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource, String... args) {
        return run(new Class<?>[] { primarySource }, args);
}

2.

//方法，可以使用默认设置和用户提供的参数从指定的源运行SpringApplication的静态帮助器。
//这个是上面运行完进行了一波多态调用，也就是说本来在我们的程序中SpringApplication.run(RenrenApplication.class, args);
//其实是没有primarySources的，经过上面这一方法的调用，其实是有了primarySources这个东西。
public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {
        return new SpringApplication(primarySources).run(args);
}

primarySources：

中文翻译过来叫主要资源，但是还是看不明白，看了他的参数，其实就明白了，他主要是记录一些例如主要的缓存参数呀，实例调用缓存，类加载器的地址呀什么的，主要就是这个java程序所需要的一些东西。

3.

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
    //开启一个新的秒表，并对ConfigurableApplicationContext进行计时
        StopWatch stopWatch = new StopWatch();
        stopWatch.start();
    //设置上下文 ID，设置父应用上下文，添加监听器，刷新容器，关闭
        ConfigurableApplicationContext context = null;
        Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
    //设置无头属性，我认为这个的意思就是其实是想设置该应用程序,即使没有检测到显示器,也允许其启动.
        configureHeadlessProperty();
    // SpringApplication和run方法的监听器。 
    //SpringApplicationRunListener是通过 SpringFactoriesLoader加载的，
    //   并应声明一个公共构造函数，该构造函数接受SpringApplication实例
    // 和一个String []参数。每次运行都会创建一个新的SpringApplicationRunListener实例。
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
        listeners.starting();
        //这边必须使用try的原因是因为......
        try {
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
            configureIgnoreBeanInfo(environment);
            Banner printedBanner = printBanner(environment);
            context = createApplicationContext();
            exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
                    new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
            prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
            refreshContext(context);
            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;
    }

进入到了这个方法，这个方法就有一点奥妙的感觉来了，StopWatch看名字叫停止观察，但其实他的作用是简单的秒表，允许对多个任务进行计时，公开总的运行时间和每个命名任务的运行时间。而且在Javadoc里面写了这个类其实是不安全的。此类通常用于在概念验证工作和开发过程中验证性能，而不是作为生产应用程序的一部分。这就可以理解为什么我们运行完会有一个JVM时间和项目时间了。6！ApplicationArguments的作用是为了得到一些参数，例如sourceArgs，OptionName等。ConfigurableEnvironment这个东西是一个重点，他可以做到配置环境，配置监听，配置属性文件加载。

1.创建了应用的监听器SpringApplicationRunListeners并开始监听

2.加载SpringBoot配置环境(ConfigurableEnvironment)，如果是通过web容器发布，会加载StandardEnvironment，其最终也是继承了ConfigurableEnvironment

3.配置环境(Environment)加入到监听器对象中(SpringApplicationRunListeners)

4.创建run方法的返回对象：ConfigurableApplicationContext(应用配置上下文)

configureIgnoreBeanInfo：

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());
        }

这个的作用是为了让一些空的东西，能够有具体的值，不然存入KV的时候会很尴尬。

启动流程主要分为三个部分

第一部分进行SpringApplication的初始化模块，配置一些基本的环境变量、资源、构造器、监听器

第二部分实现了应用具体的启动方案，包括启动流程的监听模块、加载配置环境模块、及核心的创建上下文环境模块

第三部分是自动化配置模块，该模块作为springboot自动配置核心。在下面的启动程序中我们会串联起结构中的主要功能。

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其实可以看得出，run和@这两个部分很多地方都是和别的进行穿插的。特别是和一个SpringFactoriesLoader（Spring工厂加载器）。

下面就看下Spring的自动装配模块。

 

 SpringFactoriesLoader中有这些方法。该对象提供了loadFactoryNames方法，入参为factoryClass和classLoader，即需要传入上图中的工厂类名称和对应的类加载器，方法会根据指定的classLoader，加载该类加器搜索路径下的指定文件，即spring.factories文件，传入的工厂类为接口，而文件中对应的类则是接口的实现类，或最终作为实现类，所以文件中一般为如下图这种一对多的类名集合，获取到这些实现类的类名后，loadFactoryNames方法返回类名集合，方法调用方得到这些集合后，再通过反射获取这些类的类对象、构造方法，最终生成实例。

下图有助于我们形象理解自动配置流程

 

 mybatis-spring-boot-starter、spring-boot-starter-web等组件的META-INF文件下均含有spring.factories文件，自动配置模块中，SpringFactoriesLoader收集到文件中的类全名并返回一个类全名的数组，返回的类全名通过反射被实例化，就形成了具体的工厂实例，工厂实例来生成组件具体需要的bean。

这边额外说一下根上下文和子上下文

子上下文可以访问父上下文中的bean，但是父上下文不可以访问子上下文中的bean。

父上下文：使用listener监听器来加载配置文件，如下：

<listener>   
  <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>   
</listener>

Spring 会创建一个WebApplicationContext上下文，称为父上下文（父容器），保存在 ServletContext中，key是WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE的值。

可以使用Spring提供的工具类取出上下文对象：WebApplicationContextUtils.getWebApplicationContext(ServletContext);子上下文：

使用Spring MVC 来处理拦截相关的请求时，会配置DispatchServlet：

<servlet>
    <servlet-name>dispatcherServlet</servlet-name>
    <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet
    </servlet-class>
    <init-param>
        <param-name>contextConfigLocation</param-name>
        <param-value>/WEB-INF/applicationContext-mvc.xml</param-value>
    </init-param>
    <load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>

<servlet-mapping>
    <servlet-name>dispatcherServlet</servlet-name>
    <url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>

每个DispatchServlet会有一个自己的上下文，称为子上下文，它也保存在 ServletContext中，key 是"org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.CONTEXT"+Servlet名称。当一 个Request对象产生时，会把这个子上下文对象（WebApplicationContext）保存在Request对象中，key是 DispatcherServlet.class.getName() + ".CONTEXT"。

可以使用工具类取出上下文对象：RequestContextUtils.getWebApplicationContext(request);

父上下文（父容器）和子上下文（子容器）的访问权限：

子上下文可以访问父上下文中的bean，但是父上下文不可以访问子上下文中的bean。