首先贴一张很不错的图,SpringBoot启动结构图,图片出自SpringBoot启动流程解析。 本文的分析基于Spring Boot 2.1.5,非Spring的代码只有下面这个启动main函数:
@SpringBootApplication
public class App {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication application = new SpringApplication(AppServer.class);
application.run(args);
}
}
SpringApplication
的构造函数实例化了 初始化上下文的各种接口--ApplicationContextInitializer
以及监听器--ApplicationListener
,要注意的是这里的实例化,并不像平时的Spring Components一样通过注解和扫包完成,而是通过一种不依赖Spring上下文的加载方法,这样才能在Spring完成启动前做各种配置。Spring的解决方法是以接口的全限定名作为key,实现类的全限定名作为value记录在项目的META-INF/spring.factories
文件中,然后通过SpringFactoriesLoader
工具类提供静态方法进行类加载并缓存下来,spring.factories
是Spring Boot的核心配置文件,后面会继续说明。另外比较有意思的是两个deduce方法,Spring Boot项目主要的目标之一就是自动化配置,通过这两个deduce方法可以看出,Spring Boot的判断方法之一是检查系统中是否存在的核心类。
public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
this.resourceLoader = resourceLoader;
Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();//通过核心类判断是否开启、开启什么web容器
//实例化初始器
setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
//实例化监听器
setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}
初始化完成之后就进到了run方法,run方法完成了所有Spring的整个启动过程:准备Environment——发布事件——创建上下文、bean——刷新上下文——结束,其中穿插了很多监听器的动作,并且很多逻辑都是靠各种监听器的实现类执行的,所以在分析run方法之前,先看下各种核心监听器、接口的作用。
不得不说,用IDEA分析源码真的很方便,直接生成接口的UML类图:
ConfigurableApplicationContext.png
相对于只读的ApplicationContext
而言,ConfigurableApplicationContext
提供了配置上下文的接口,如设置Environment、监听器、切面类、关闭上下文的钩子等,还有刷新上下文的接口。默认是只读的接口,接口名前面加Configurable
对应是一个提供可配置接口的新接口——在Spring很多配置相关的接口中都有这样的继承形式,例如ConfigurableEnvironment和Environment、ConfigurablePropertyResolver和PropertyResolver、ConfigurableBeanFactory和BeanFactory等等。
继承的三个父类接口里,Closeable
提供了关闭时资源释放的接口,Lifecycle
是提供对生命周期控制的接口(start\stop)以及查询当前运行状态的接口,ApplicationContext
则是配置上下文的中心配置接口,继承了其他很多配置接口,其本身提供查询诸如id、应用程序名等上下文档案信息的只读接口,以及构建自动装配bean的工厂(注释上官方说该接口提供的工厂是用于注册上下文外部的bean的,但调试发现和在程序内@Autowired
获取到的工厂是同一个对象...)。简单写下ApplicationContext
继承的父类接口。
BeanFactory
,具体在另一篇博客Spring的bean工厂分析分析。一般在写业务代码时使用的都是只读类型的接口Environment
,该接口是对运行程序环境的抽象,是保存系统配置的中心,而在启动过程中使用的则是可编辑的ConfigurableEnvironment
。接口的UML类图如下,提供了合并父环境、添加active profile以及一些设置解析配置文件方式的接口。
其中一个比较重要的方法MutablePropertySources getPropertySources();
,该方法返回一个可编辑的PropertySources
,如果有在启动阶段自定义环境的PropertySources的需求,就可以通过该方法设置。
ConfigurableEnvironment.png
EventPublishingRunListener.png
该监听器实际上是一个用于广播Spring事件的广播器,实现SpringApplicationRunListener
接口的方法都是包装一个Spring事件并进行广播,例如:
@Override
public void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context) {
this.initialMulticaster.multicastEvent(new ApplicationContextInitializedEvent(this.application, this.args, context));
}
@Override
public void running(ConfigurableApplicationContext context) {
context.publishEvent(new ApplicationReadyEvent(this.application, this.args, context));
}
可以看到有两种广播方式,一种是当Spring还在启动的时候,通过监听器内部的SimpleApplicationEventMulticaster
广播器进行广播;一种是当Spring启动完成内部的广播器可用时,直接调用上下文提供的接口进行广播。
了解了一些核心的接口后,就可以启动Debug模式运行Run方法了,由于涉及的方法调用很多,以下代码将拆分源码,并将方法签名记在前面。
首先开启了一个秒表用来统计启动时间并在日志打印(如果开启控制字),声明了一些在后面需要用到的变量,然后开始初始化SpringApplicationRunListener
类型的监听器,SpringApplicationRunListeners
对监听器List进行了封装,例如调用.starting()
时会遍历内部所有监听器调用其.starting()
方法。
public ConfigurableApplicationContext run(String... args){
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
ConfigurableApplicationContext context = null;
Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
configureHeadlessProperty();//开启设置,让系统模拟不存在io设备,略。。
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);//初始化监听器
listeners.starting();
...
private SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) {
Class<?>[] types = new Class<?>[] { SpringApplication.class, String[].class };//SpringApplicationRunListener的构造函数参数类型
return new SpringApplicationRunListeners(logger, getSpringFactoriesInstances(SpringApplicationRunListener.class, types, this, args));
}
private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
ClassLoader classLoader = getClassLoader();//从当前线程获取类加载器
//Spring的类加载工具会从注册文件META-INF/spring.factories用指定的类加载器加载类,这里返回相应类型的实现类全限定名
Set<String> names = new LinkedHashSet<>(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);//实例化
//Spring的排序工具,对继承了Ordered接口或者@Priority标记的类进行排序
AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
return instances;
}
调试发现,注册为SpringApplicationRunListener
的实现类只有EventPublishingRunListener
,之前说过该注册器是一个用于广播Spring事件的广播器,进到构造函数中可以看到都有哪些监听器被绑定到了这个广播器中,这里每个监听器的作用就不再深入了,需要说的是,如果在项目中有什么需要集成到Spring的框架,可以注册SpringApplicationRunListener\ApplicationListener
的实现类,监听Spring的不同启动事件并执行集成的逻辑。当然也有别的方法,例如:Creating a Custom Starter with Spring Boot。
EventPublishingRunListener构造函数.png
继续往下看run方法,这里重点是准备Environment
的逻辑。首先Spring会根据web容器的类型新建一个ConfigurableEnvironment
,不同的web容器类型的Environment
会重载customizePropertySources
方法,该方法会注入不同的propertySources,例如如果开启内嵌的Servlet容器,就会注入servlet context init params
等相关的参数。接下来会对新建的Environment
执行配置写入的逻辑,主要是把main方法中设置到SpringApplication
的参数写入到Environment
中,然后发布ApplicationEnvironmentPreparedEvent
事件,做一些绑定后返回Environment
。吐槽下Spring对Environment的处理这块的代码写得很深奥,看不懂~
try {
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);//封装main方法的参数
//初始化填充Environment的参数
ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,applicationArguments);
configureIgnoreBeanInfo(environment);//设置获取BeanInfo的一个参数,有兴趣的可以去了解下Introspector.getBeanInfo(Class<?> beanClass, int flags)这个方法
...
private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments) {
//新建\获取当前Environment实例
ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());//配置参数
listeners.environmentPrepared(environment);//发布事件
bindToSpringApplication(environment);//绑定"spring.main"为当前的application,做SpEL用
if (!this.isCustomEnvironment) {//转换environment的类型,但这里应该类型和deduce的相同不用转换
environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader()).convertEnvironmentIfNecessary(environment, deduceEnvironmentClass());
}
//将现有的配置封装成ConfigurationPropertySourcesPropertySource,看起来是为了做SpEL的,看不懂~
ConfigurationPropertySources.attach(environment);
return environment;
}
protected void configureEnvironment(ConfigurableEnvironment environment, String[] args) {
if (this.addConversionService) {//默认开启,会注入一组转换工具,例如StringToDurationConverter
ConversionService conversionService = ApplicationConversionService.getSharedInstance();
environment.setConversionService(ConfigurableConversionService) conversionService);
}
configurePropertySources(environment, args);//如果main启动时设置了默认参数或者有命令行参数,则写入到environment中
configureProfiles(environment, args);//如果main启动时设置了profile,则写入到environment的ActiveProfiles中
}
继续往下看run方法,这里会创建Spring的上下文实例,详情请看另一篇博客Spring Boot Context分析,简而言之就是根据Web容器类型的不同来创建不用的上下文实例。
Banner printedBanner = printBanner(environment);//打应标语
context = createApplicationContext();//创建上下文实例
//异常播报器,默认有org.springframework.boot.diagnostics.FailureAnalyzers
exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class, new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
...
继续往下看run方法,接下来是对刚创建的上下文完成加载。加载过程先填充Environment
以及设置的参数,然后执行注册到spring.factories
的ApplicationContextInitializer
切面,如果自己实现切面的话要注意这时context已经有的信息是什么。接着发布ApplicationContextInitializedEvent
事件,然后加载bean,最后发布ApplicationPreparedEvent
事件。
prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,printedBanner);
...
private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context, ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
context.setEnvironment(environment);
//如果application有设置beanNameGenerator、resourceLoader就将其注入到上下文中,并将转换工具也注入到上下文中
postProcessApplicationContext(context);
applyInitializers(context);//调用初始化的切面
listeners.contextPrepared(context);//发布ApplicationContextInitializedEvent事件
if (this.logStartupInfo) {//日志
logStartupInfo(context.getParent() == null);
logStartupProfileInfo(context);
}
// Add boot specific singleton beans
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();
beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);//注入main方法的参数
if (printedBanner != null) {
beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
}
if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {
//如果bean名相同的话是否允许覆盖,默认为false,相同会抛出异常
((DefaultListableBeanFactory) beanFactory).setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);
}
// 这里获取到的是BootstrapImportSelectorConfiguration这个class,而不是自己写的启动来,这个class是在之前注册的BootstrapApplicationListener的监听方法中注入的
Set<Object> sources = getAllSources();
Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
load(context, sources.toArray(new Object[0]));//加载sources 到上下文中
listeners.contextLoaded(context);//发布ApplicationPreparedEvent事件
}
回到run方法,在实例化上下文并完成相关配置后,会刷新上下文。
refreshContext(context);
...
AbstractApplicationContext
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
//记录启动时间、状态,web容器初始化其property,复制listener
prepareRefresh();
//这里返回的是context的BeanFactory
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
//beanFactory注入一些标准组件,例如ApplicationContextAwareProcessor,ClassLoader等
prepareBeanFactory(beanFactory);
try {
//给实现类留的一个钩子,例如注入BeanPostProcessors,这里是个空方法
postProcessBeanFactory(beanFactory);
// 调用切面方法
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
// 注册切面bean
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
// Initialize message source for this context.
initMessageSource();
// bean工厂注册一个key为applicationEventMulticaster的广播器
initApplicationEventMulticaster();
// 给实现类留的一钩子,可以执行其他refresh的工作,这里是个空方法
onRefresh();
// 将listener注册到广播器中
registerListeners();
// 实例化未实例化的bean
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
// 清理缓存,注入DefaultLifecycleProcessor,发布ContextRefreshedEvent
finishRefresh();
}
catch (BeansException ex) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
"cancelling refresh attempt: " + ex);
}
// Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
destroyBeans();
// Reset 'active' flag.
cancelRefresh(ex);
// Propagate exception to caller.
throw ex;
}
finally {
// Reset common introspection caches in Spring's core, since we
// might not ever need metadata for singleton beans anymore...
resetCommonCaches();
}
}
}
回到run方法,最后的逻辑就是发布启动完成的事件,并调用监听者的方法。
...
afterRefresh(context, applicationArguments);//给实现类留的钩子,这里是一个空方法。
stopWatch.stop();
if (this.logStartupInfo) {
new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}
listeners.started(context);//发布ApplicationStartedEvent事件
callRunners(context, applicationArguments);
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
throw new IllegalStateException(ex);
}
try {
listeners.running(context);//发布ApplicationReadyEvent事件
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
throw new IllegalStateException(ex);
}
return context;