SpringBoot启动流程和自动配置(超级详细)

小菜鸟的春天

3977人浏览 · 2022-08-24 17:44:39

小菜鸟的春天 · 2022-08-24 17:44:39 发布

一，启动流程

如下是Springboot的启动入口

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

点击进入.run()方法会看到如下步骤：
在这里插入图片描述
目前看到启动的步骤分为了两步：new SpringApplication(primarySources)和run(args)，我们称之为创建SpringApplication对象和执行run方法。下面分别进行探究，先上一张网上找到的详细的图：请添加图片描述
上图较为详细的描述了两个步骤的具体行为，为了加强理解，我们结合代码再次学习：

创建SpringApplication对象：

点击查看new SpringApplication方法：
在这里插入图片描述
这里重点关注两个方法：setInitializers()和setListeners(),这两个方法参数里面都有一个共同的方法：getSpringFactoriesInstances()，Spring就是通过这个方法发读取配置信息的。

这里重点看这个方法：SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames():
在这里插入图片描述
这里加载的是项目下面所有的jar里面的spring.factories而不是当前jar里面的。以下是读取到的内容：

然后会在getOrDefault方法中根据factoryClassName的值（org.springframework.context.ApplicationContextInitializer）在以上读取到的所有的配置信息中获取到org.springframework.context.ApplicationContextInitializer：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
setListeners()中的步骤和setInitializers()中的步骤一样，不过传的参数不一样，为ApplicationLister，这里不做赘述。

执行run()方法

 public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
            //1 计时器开始，记录启动耗时
            StopWatch stopWatch = new StopWatch();
            stopWatch.start();
            ConfigurableApplicationContext context = null;
            Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
            //2 设置headless系统属性
            configureHeadlessProperty();
            //3 初始化监听器，这个步骤和new SpringApplication中的设置监听器类似，都读spring.fatories
            SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
            //4 监听器开始工作
            listeners.starting();
            try {
                ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
                //5 创建环境配置--加载属性资源--加入监听器集合
                ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
                //6 配置忽略的Bean信息(不知道用途)
                configureIgnoreBeanInfo(environment);
                //7 打印spring启动团图案
                Banner printedBanner = printBanner(environment);
                //8 根据项目类型(如servlet)创建应用上下文
                context = createApplicationContext();
                //9 获取上下文异常报告器,也是读取配置文件中的（"org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter"）
                exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
                        new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
                //10 上下文前置处理器，主要是设置环境信息，初始化设置，资源获取并加载，监听器监听上下文
                prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
                //11 刷新上下文，加载bean工厂，通过工厂产生bean，刷新bean的生命周期
                refreshContext(context);
                //12 上下文后置处理器
                afterRefresh(context, applicationArguments);
                //13 计时器结束
                stopWatch.stop();
                if (this.logStartupInfo) {
                    new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
                }
                //14 启动所有监听器
                listeners.started(context);
                //15 执行Runner(这一步啥都没做)
                callRunners(context, applicationArguments);
            }
            catch (Throwable ex) {
                //16 处理运行失败
                handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
                throw new IllegalStateException(ex);
            }
            try {
                //17 发布应用上下文
                listeners.running(context);
            }
            catch (Throwable ex) {
                handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
                throw new IllegalStateException(ex);
            }
            //18 返回应用上下文
            return context;
        }

接下来对以上ru()中的几个重点方法进行探究：
1. getRunListeners()：获取监听器和new SpringApplication时一样

private SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) {
		Class<?>[] types = new Class<?>[] { SpringApplication.class, String[].class };
		return new SpringApplicationRunListeners(logger, getSpringFactoriesInstances(
				SpringApplicationRunListener.class, types, this, args));
	}

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

	private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type,
			Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
		ClassLoader classLoader = getClassLoader();
		// Use names and ensure unique to protect against duplicates
		Set<String> names = new LinkedHashSet<>(
				SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
		List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes,
				classLoader, args, names);
		AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
		return instances;
	}

2. 准备环境：

	/**
	 * 创建并配置SpringBooty应用j将要使用的Environment
	 *
	 * @param listeners
	 * @param bootstrapContext
	 * @param applicationArguments
	 * @return
	 */
	private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners,
													   DefaultBootstrapContext bootstrapContext, ApplicationArguments applicationArguments) {
		// 根据不同的web类型创建不同实现的Environment对象
		ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
		// 配置环境
		configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
		ConfigurationPropertySources.attach(environment);
		// 发送环境已准备完成事件
		listeners.environmentPrepared(bootstrapContext, environment);
		DefaultPropertiesPropertySource.moveToEnd(environment);
		// 根据命令行参数中spring.profiles.active属性配置Environment对象中的activeProfile（比如dev、prod、test）
		configureAdditionalProfiles(environment);
		// 绑定环境中spring.main属性绑定到SpringApplication对象中
		bindToSpringApplication(environment);
		// 如果用户使用spring.main.web-application-type属性手动设置了webApplicationType
		if (!this.isCustomEnvironment) {
			// 将环境对象转换成用户设置的webApplicationType相关类型，他们是继承同一个父类，直接强转
			environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader()).convertEnvironmentIfNecessary(environment,
					deduceEnvironmentClass());
		}
		ConfigurationPropertySources.attach(environment);
		return environment;
	}

3. spring前置处理器：

	/**
	 * Spring容器准备
	 */
	private void prepareContext(DefaultBootstrapContext bootstrapContext, ConfigurableApplicationContext context,
								ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners,
								ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
		// 设置上下文环境
		context.setEnvironment(environment);
		postProcessApplicationContext(context);
		// 执行所有ApplicationContextInitializer对象的initialize方法（这些对象是通过读取spring.factories加载）
		applyInitializers(context);
		// 发布上下文准备完成事件到所有监听器
		listeners.contextPrepared(context);
		bootstrapContext.close(context);
		if (this.logStartupInfo) {
			logStartupInfo(context.getParent() == null);
			logStartupProfileInfo(context);
		}
		ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();
		beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);
		if (printedBanner != null) {
			beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
		}
		if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {
			((DefaultListableBeanFactory) beanFactory)
					.setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);
		}
		if (this.lazyInitialization) {
			context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());
		}
		// Load the sources
		Set<Object> sources = getAllSources();
		Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
		// 加载bean到上下文
		load(context, sources.toArray(new Object[0]));
		// 发送上下文加载完成事件
		listeners.contextLoaded(context);
	}

4. 刷新上下文：

	/**
	 * 刷新应用程序上下文
	 * @param context
	 */
	private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {
		// 注册一个关闭钩子，在jvm停止时会触发，然后退出时执行一定的退出逻辑
		if (this.registerShutdownHook) {
			try {
				// 添加：Runtime.getRuntime().addShutdownHook()
				// 移除：Runtime.getRuntime().removeShutdownHook(this.shutdownHook)
				context.registerShutdownHook();
			} catch (AccessControlException ex) {
				// Not allowed in some environments.
			}
		}
		// ApplicationContext真正开始初始化容器和创建bean的阶段
		refresh((ApplicationContext) context);
	}
protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
		Assert.isInstanceOf(AbstractApplicationContext.class, applicationContext);
		((AbstractApplicationContext) applicationContext).refresh();
	}

接下来主要看上述的refresh()方法：
这个refresh是抽象类AbstractApplicationContext中的方法，而AbstractApplicationContext则是Spring中初刷新上下文的方法来自org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext：

@Override
	public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
		synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
			StartupStep contextRefresh = this.applicationStartup.start("spring.context.refresh");

			// 第一步：准备更新上下时的预备工作
			prepareRefresh();
			// 第二步：获取上下文内部BeanFactory
			ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
			// 第三步：对BeanFactory做预备工作
			prepareBeanFactory(beanFactory);
			try {
				// 第四步：允许在上下文子类中对bean工厂进行post-processing
				postProcessBeanFactory(beanFactory);
				StartupStep beanPostProcess = this.applicationStartup.start("spring.context.beans.post-process");
				// 第五步：调用上下文中注册为bean的工厂 BeanFactoryPostProcessor
				invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
				// 第六步：注册拦截bean创建的拦截器
				registerBeanPostProcessors(beanFactory);
				beanPostProcess.end();
				// 第七步：初始化MessageSource(国际化相关)
				initMessageSource();
				// 第八步：初始化容器事件广播器(用来发布事件)
				initApplicationEventMulticaster();
				// 第九步：初始化一些特殊的bean
				onRefresh();
				// 第十步：将所有监听器注册到前两步创建的事件广播器中
				registerListeners();
				// 第十一步：结束bean的初始化工作（主要将所有单例BeanDefinition实例化）
				finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
				// 第十二步：afterRefresh（上下文刷新完毕，发布相应事件）
				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();
				contextRefresh.end();
			}
		}
	}

其中，我们这里是servlet应用，所以实现类是ServletWebServerApplicationContext，我们看下这个类refresh()的代码：

@Override
	public final void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
		try {
			super.refresh();
		}
		catch (RuntimeException ex) {
			WebServer webServer = this.webServer;
			if (webServer != null) {
				webServer.stop();
			}
			throw ex;
		}
	}

5. 后置处理器：是一个空方法

	protected void afterRefresh(ConfigurableApplicationContext context,
			ApplicationArguments args) {
	}

二，自动配置

SpringBoot的自动装配是依靠@SpringBootApplication来完成的：

在这里插入图片描述
@SpringBootApplication中有包含了三个注解@SpringBootConfiguration，@EnableAutoConfiguration，@ComponentScan

@SpringBootConfiguration：
本质是他是一个@Configuration，一个JavaConfig配置类：

在这里插入图片描述
那我们使用JavaConfig不就是用来配置bean吗，所以有了这个注解之后我们可以在SpringBoot运行的主类中使用@Bean标签配置类了，如下图所示：

@ComponentScan：
这个注解是为了开启组件扫描，自动扫描并加载符合条件的组件或者bean ，将这个bean定义加载到IOC容器中。扫描的范围是：SpringBoot主启动类的同级路径及子路径
在这里插入图片描述
核心注解：@EnableAutoConfiguration
作用：开启自动配置功能

其中包含两个重要的注解：

@AutoConfigurationPackage ：自动配置包
```
@Import({Registrar.class})
public @interface AutoConfigurationPackage {
}
```
@import ：Spring底层注解@import ，给容器中导入一个组件
Registrar.class 作用：将主启动类的所在包及包下面所有子包里面的所有组件扫描到Spring容器；
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class}) ：给容器导入组件；
AutoConfigurationImportSelector：自动配置导入选择器
这个类的**selectImports()**方法最终调用了SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames()方法，从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件并加载到了IOC容器中；

总结：
Spring Boot启动的时候会通过@EnableAutoConfiguration注解找到META-INF/spring.factories配置文件中的所有自动配置类，并对其进行加载，而这些自动配置类都是以AutoConfiguration结尾来命名的，它实际上就是一个JavaConfig形式的Spring容器配置类，它能通过以Properties结尾命名的类中取得在全局配置文件中配置的属性如：server.port，而XxxxProperties类是通过@ConfigurationProperties注解与全局配置文件中对应的属性进行绑定的。
借用一张图总结：
在这里插入图片描述