浅谈springboot启动过程

1. 知识回顾

为了后文方便，我们先来回顾一下spring的一些核心概念。

spring最核心的功能无非是ioc容器，这个容器里管理着各种bean。ioc容器反映在java类上就是spring的核心类ApplicationContext。ApplicationContext有众多的子接口和子类，不同的实现类有不同的功能。比如ClassPathXmlApplicationContext支持从xml读取bean定义并注册到容器中，AnnotationConfigApplicationContext支持读取@Configuration、@Service等注解定义的bean。

ClassPathXmlApplicationContext和AnnotationConfigApplicationContext代表了我们定义bean的两种最常见方式，即xml和注解方式。还有一种方式是通过@Import来导入bean的定义。如下代码示例了@Import的一种用法。

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public MyBean myBean() {
        return new MyBean();
    }
}

@Import(AppConfig.class)
public class AppMain {
    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppMain.class);
        MyBean bean = context.getBean(MyBean.class);
        System.out.println(bean);
}

@Import还有一种用法就是@Import(XxxImportSelector.class)，其中XxxImportSelector是ImportSelector这个接口的实现类。下面演示了@Import(XxxImportSelector.class)的用法。

// 一个普通的java类
public class TestImportSelector {
}

// ImportSelector的实现类。
public class MyImportSelector implements ImportSelector {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
        return new String[] {"com.example.springbootsimple.service.TestImportSelector"};
    }
}

// 测试ImportSelector
@Import(MyImportSelector.class)
public class AppMain {
    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppMain.class);
        TestImportSelector bean = context.getBean(TestImportSelector.class);
        System.out.println(bean);
    }
}

如上代码运行后，spring容器中就会有TestImportSelector这个bean了，原理是如果@Import()中要import的是一个ImportSelector的实现类，spring就会自动调用ImportSelector.selectImports方法，这个方法会返回一个包含类名的String数组，spring会根据这些类名实例化类，注册到spring容器中。

2. 最简单的springboot启动

我们用springboot启动web应用用得比较多，用多了以后，往往会觉得springboot只能这么用，其实不然，我们先抛开各种配置，从最简单的springboot启动开始看，如下代码是最简单的springboot启动，注意AppMain类上没有任何注解。

public class AppMain {
    public static void main(String[] args) {
        ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(AppMain.class);
        // 打印 org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext        
        System.out.println(context.getClass().getName());
    }
}

上面代码可以成功运行（注意成功运行的前提是只引入org.springframework.boot:spring-boot，不要引入spring-boot-starter-web）。我把SpringApplication.run的返回值也打印出来了，是想告诉你，springboot的启动过程其实就是创建一个ApplicationContext的过程。所以，别人问你springboot启动过程是什么时，你就可以说，就是创建了一个ApplicationContext，完事。如果我们从宏观角度来看，这个问题就是这么简单。当然，这个答案肯定不会让人满意，但是不要着急，我们要从简单到复杂，从宏观到微观，这样才能看清事物的本质。

3. 带Web应用的springboot启动

3.1 启动示例

我们引入spring-boot-starter-web，然后执行如下代码。

@SpringBootApplication
public class AppMain {
    public static void main(String[] args) {
        ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(AppMain.class);
        System.out.println(context.getClass().getName());
    }
}

此时，打印出的结果是org.springframework.boot.web.servlet.context.AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，可以看到和我们第一个例子打印的ApplicationContext不一样了。springboot是如何确定用哪个ApplicationContext的？AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext做了什么事情，让我们什么也没做就启动了一个tomcat的web容器？

3.2 如何确定用哪个ApplicationContext?

我们追溯SpringApplication.run方法的源码，会看到如下run方法，这个方法就是比较核心的启动流程了。

我们不需要每一行代码都关心，因为那样会让我们迷失在源码里，我们通过方法名，我们很容易看出来 context = createApplicationContext();这一行代码就是在创建一个ApplicationContext，所以我们看下这个方法源码。

createApplicationContext();会调用DefaultApplicationContextFactory.create(WebApplicationType webApplicationType)这个工厂类来创建ApplicationContext。从上面代码可以看出，DefaultApplicationContextFactory相当于是一个代理，它会通过SpringFactoriesLoader.loadFactories加载其他ApplicationContextFactory来创建Application，如果其他工厂类没有返回结果，就会用默认的AnnotationConfigApplicationContext。SpringFactoriesLoader.loadFactories这个方法有兴趣的可以研究下，这个方法会到spring.factories这个文件里加载你想要的类，spring-boot jar包的spring.factories里定义了如下两个ApplicationContextFactory类，所以这两个类会被加载进来用于创建ApplicationContext。

上面两个Factory从名字也能很容易辨别，一个是用来创建ServletWeb应用的，一个是用来创建ReactiveWeb应用的。如下图是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext.Factory的create方法，可以看到如果webApplicationType是SERVLET类型，就会创建AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。

从上述源码来看，我们第一个疑问已经解决了，springboot会根据wepApplicationType的类型来决定创建什么样的ApplicationContext。至于WebApplicationType如何确定，看下WebApplicationType#deduceFromClasspath就可以了，比较简单，比如会根据类路径下是否有javax.servlet.Servlet等来判断web类型是否是SERVLET等等。当我们引入spring-boot-starter-web时，这个引用就会包含对servlet的引用，所以我们创建的就是SERVLET类型的WebApplicationType。

3.3 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext做了什么？

现在ApplicationContext创建好了，我们也知道什么情况下会创建什么类型的ApplicationContext了，但是这个ApplicationContext还是个比较原始的，很多事情都还没做。了解过一些spring源码的应该知道，ConfigurableApplicationContext有个非常重要的方法：refresh方法。这个方法内部会解析bean的定义，创建好单例bean，应用bean后处理器等。AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext就是在refresh方法中搞了点事情，启动了tomcat容器。org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh方法内会调用onRefresh()方法，AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext就是重写了onRefresh方法，在这个方法里启动了tomcat。

至于tomcat是如何创建并启动的，这又是另一个话题了，感兴趣的可以自行研究。