SpringBoot启动原理

1.简述

　　SpringBoot因为内置了tomcat或jetty服务器，不需要直接部署War文件，所以SpringBoot的程序起点是一个普通的主函数。

　　主函数如下：

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {

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

}

　　SpringBoot的启动过程都是通过@SpringBootApplication注解和SpringApplication.run方法来实现的。

　　启动的过程可以概括为：

1. 通过SpringFactoriesLoader加载META-INF/spring.factories文件，获取并创建SpringApplicationRunListener对象。
2. 然后由SpringApplicationRunListener 来发出starting消息。
3. 创建参数，并配置当前SpringBoot 应用将要使用的Environment。
4. 完成之后，依然由SpringApplicationRunListener来发出environmentPrepared 消息。
5. 创建ApplicationContext。
6. 初始化ApplicationContext，并设置Environment，加载相关配置等。
7. 由SpringApplicationRunListener来发出contextPrepared消息，告知SpringBoot应用使用的ApplicationContext已准备OK。
8. 将各种beans装载入ApplicationContext，继续由SpringApplicationRunListener来发出contextLoaded消息，告知SpringBoot应用使用的ApplicationContext已装填OK。
9. refresh ApplicationContext，完成IoC容器可用的最后一步
10. 由SpringApplicationRunListener来发出started消息。
11. 完成最终的程序的启动。
12. 由SpringApplicationRunListener来发出running消息，告知程序已运行起来了。

2.源码分析

（1）@SpringBootApplication注解

　　@SpringBootApplication注解的源码如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = { //这两个排除过滤器TypeExcludeFilter和AutoConfigurationExcludeFilter不知道用来干什么的
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
    //等同于EnableAutoConfiguration注解的exclude属性
    @AliasFor(annotation = EnableAutoConfiguration.class)
    Class<?>[] exclude() default {};
    //等同于EnableAutoConfiguration注解的excludeName属性
    @AliasFor(annotation = EnableAutoConfiguration.class)
    String[] excludeName() default {};
    //等同于ComponentScan注解的basePackages属性
    @AliasFor(annotation = ComponentScan.class, attribute = "basePackages")
    String[] scanBasePackages() default {};
    //等同于ComponentScan注解的basePackageClasses属性
    @AliasFor(annotation = ComponentScan.class, attribute = "basePackageClasses")
    Class<?>[] scanBasePackageClasses() default {};
}

可以看到@SpringBootApplication注解实际上是SpringBoot提供的一个复合注解，由以下三个注解组成：

• @SpringBootConfiguration：来源于 @Configuration，二者功能都是将当前类标注为配置类，并将当前类里以@Bean 注解标记的方法的实例注入到srping容器中。
• @EnableAutoConfiguration：启用自动配置其可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件的@Configuration配置都加载到当前 IoC 容器之中。
• @ComponentScan：对应于XML配置形式中的 context:component-scan，用于将一些标注了特定注解的bean定义批量采集注册到Spring的IoC容器之中，这些特定的注解大致包括：@Controller @Entity @Component @Service @Repository。

　　因此@SpringBootApplication注解主要作为一个配置类，能够触发包扫描和自动配置的逻辑，从而使得SpringBoot的相关bean被注册进Spring容器。

（2）创建SpringApplication对象

　　SpringApplication类的run方法，这个方法就做了2件事：一是创建SpringApplication对象，二是启动SpringApplication。

　　SpringApplication构造器源码如下：

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class... primarySources) {
    this.sources = new LinkedHashSet();
    this.bannerMode = Mode.CONSOLE;
    this.logStartupInfo = true;
    this.addCommandLineProperties = true;
    this.addConversionService = true;
    this.headless = true;
    this.registerShutdownHook = true;
    this.additionalProfiles = Collections.emptySet();
    this.isCustomEnvironment = false;
    this.lazyInitialization = false;
    this.applicationContextFactory = ApplicationContextFactory.DEFAULT;
    this.applicationStartup = ApplicationStartup.DEFAULT;
    this.resourceLoader = resourceLoader;
    //断言primarySources不能为null，如果为null，抛出异常提示
    Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
    //启动类传入的Class
    this.primarySources = new LinkedHashSet(Arrays.asList(primarySources));
    this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
    //判断当前项目类型，有三种：NONE、SERVLET、REACTIVE
    this.bootstrappers = new ArrayList(this.getSpringFactoriesInstances(Bootstrapper.class));
    //设置ApplicationContextInitializer
    this.setInitializers(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
    //设置监听器
    this.setListeners(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
    //判断主类，初始化入口类
    this.mainApplicationClass = this.deduceMainApplicationClass();
}

//判断主类
private Class<?> deduceMainApplicationClass() {
    try {
        StackTraceElement[] stackTrace = (new RuntimeException()).getStackTrace();
        StackTraceElement[] var2 = stackTrace;
        int var3 = stackTrace.length;

        for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {
            StackTraceElement stackTraceElement = var2[var4];
            if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {
                return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());
            }
        }
    } catch (ClassNotFoundException var6) {
    }

    return null;
}

　　在构造器里主要就做了2件事，1是设置初始化器，2是设置监听器。

　　设置初始化器的源码如下：

private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type) {
    return this.getSpringFactoriesInstances(type, new Class[0]);
}

private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
    ClassLoader classLoader = this.getClassLoader();
    //从类路径的META-INF处读取相应配置文件spring.factories，然后进行遍历，读取配置文件中Key(type)对应的value
    Set<String> names = new LinkedHashSet(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
    //将names的对象实例化
    List<T> instances = this.createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
    return instances;
}

　　ApplicationContextInitializer.class从类路径的META-INF处读取相应配置文件spring.factories并实例化对应Initializer。

　　设置监听器：和设置初始化器一个样，都是通过getSpringFactoriesInstances函数实例化监听器。

　　创建了SpringApplication实例之后，就完成了SpringApplication类的初始化工作。

（3）run方法

　　得到SpringApplication实例后，接下来就调用实例方法run()。

　　run方法源码如下：

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
    //创建计时器
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    //开始计时
    stopWatch.start();
    DefaultBootstrapContext bootstrapContext = this.createBootstrapContext();
    //定义上下文对象
    ConfigurableApplicationContext context = null;
    //Headless模式设置
    this.configureHeadlessProperty();
    //加载SpringApplicationRunListeners监听器
    SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args);
    //发送ApplicationStartingEvent事件
    listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);

    try {
        //封装ApplicationArguments对象
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
        //配置环境模块
        ConfigurableEnvironment environment = this.prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);
        //根据环境信息配置要忽略的bean信息
        this.configureIgnoreBeanInfo(environment);
        //打印Banner标志
        Banner printedBanner = this.printBanner(environment);
        //创建ApplicationContext应用上下文
        context = this.createApplicationContext();
        context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
        //ApplicationContext基本属性配置
        this.prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
        //刷新上下文
        this.refreshContext(context);
        //刷新后的操作，由子类去扩展
        this.afterRefresh(context, applicationArguments);
        //计时结束
        stopWatch.stop();
        //打印日志
        if (this.logStartupInfo) {
            (new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)).logStarted(this.getApplicationLog(), stopWatch);
        }

        //发送ApplicationStartedEvent事件，标志spring容器已经刷新，此时所有的bean实例都已经加载完毕
        listeners.started(context);
        //查找容器中注册有CommandLineRunner或者ApplicationRunner的bean，遍历并执行run方法
        this.callRunners(context, applicationArguments);
    } catch (Throwable var10) {
        //发送ApplicationFailedEvent事件，标志SpringBoot启动失败
        this.handleRunFailure(context, var10, listeners);
        throw new IllegalStateException(var10);
    }

    try {
        //发送ApplicationReadyEvent事件，标志SpringApplication已经正在运行，即已经成功启动，可以接收服务请求。
        listeners.running(context);
        return context;
    } catch (Throwable var9) {
        //报告异常，但是不发送任何事件
        this.handleRunFailure(context, var9, (SpringApplicationRunListeners)null);
        throw new IllegalStateException(var9);
    }
}

　　执行完run方法后，SpringBoot就启动完成了。

3.总结

　　启动类看起来就一个@SpringBootApplication注解，一个run()方法。其实是经过高度封装后的。从这个分析中学到很多东西。例如使用了spring.factories文件来完成自动配置，提高了扩展性。在启动时使用观察者模式，以事件发布的形式通知，降低耦合，易于扩展等等。