SpringBoot执行原理

目录

• [Toc]

一、执行原理:

每个Spring Boot项目都有一个主程序启动类，在主程序启动类中有一个启动项目的main()方法， 在该方法中通过执行SpringApplication.run()即可启动整个Spring Boot程序。

Q:

那么SpringApplication.run()方法到底是如何做到启动Spring Boot项目的呢？

@SpringBootApplication  //能够扫描Spring组件并自动配置SpringBoot
public class Springboot01DemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Springboot01DemoApplication.class, args);
    }
}

上述是一个SpringBoot的启动类，进入SpringApplication.run()方法

如图所示，进入了run方法后，紧接着，调用了重载方法，重载方法做了两件事：

1. 实例化SpringApplication对象
2. 调用run方法

1. 实例化SpringApplication对象

public SpringApplication(Class<?>... primarySources) {
	this(null, primarySources);
}

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
	//......设置了一些参数....这里省略，下面是重点
    //......设置了一些参数....这里省略，下面是重点
    //......设置了一些参数....这里省略，下面是重点

	//项目启动类 SpringbootDemoApplication.class设置为属性存储起来
	this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));

	//设置应用类型是SERVLET应用（Spring 5之前的传统MVC应用）还是REACTIVE应用（Spring 5开始出现的WebFlux交互式应用）
	this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();

	// 设置初始化器(Initializer),最后会调用这些初始化器
	//所谓的初始化器就是org.springframework.context.ApplicationContextInitializer的实现类,在Spring上下文被刷新之前进行初始化的操作
	setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));

	// 设置监听器(Listener)
	setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));

	// 初始化 mainApplicationClass 属性:用于推断并设置项目main()方法启动的主程序启动类
	this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}

SpringApplication的构造方法中，首先设置了一些参数，然后做了5件事：

1.1 项目启动类 SpringbootDemoApplication.class设置为属性存储起来

this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));

给这个成员变量赋值，把传入的primarySources进行转换，然后赋值，这个primarySources就是我们Springboot启动类的Main方法中传入的：

1.2 设置应用类型是SERVLET应用（Spring 5之前的传统MVC应用）还是REACTIVE应用

this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();

判断当前的web应用类型是servlet应用还是reactive应用，那么如何判断的？ 进入.deduceFromClasspath()方法：

1. 首先判断类路径下Reactive相关的class是否存在，如果存在就说明当前应用是内嵌的 Reactive Web 应用。例如说，Spring Webflux 。
2. 判断类路径下是否存在Servlet类型的类。如果不存在，则返回NONE，表示当前应用是非内嵌的 Web 应用。
3. 否则，表示当前应用是内嵌的 Servlet Web 应用。例如说，Spring MVC 。

1.3 设置初始化器(Initializer),最后会调用这些初始化器

所谓的初始化器就是org.springframework.context.ApplicationContextInitializer的实现类,在Spring上下文被刷新之前进行初始化的操作.

setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));

这里传入了一个ApplicationContextInitializer.class

进入getSpringFactoriesInstances()方法（下图如果看不清请右键另存为）：

这段代码主要做了如下几件事：

1. SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader)
   
   这里的type就是刚才传入的，ApplicationContextInitializer.class

2. loadFactoryNames 调用了 loadSpringFactories方法

3. loadSpringFactories方法做了如下的事：

   Enumeration<URL> urls = classLoader != null ? classLoader.getResources("META-INF/spring.factories") : ClassLoader.getSystemResources("META-INF/spring.factories");
   LinkedMultiValueMap result = new LinkedMultiValueMap();
   

   判断classLoader是否为空，如果不为空加载META-INF下的spring.factories，如上图所示，根据传入的参数值（ApplicationContextInitializer.class）的类型，在spring.factories中进行查找，根据当前传入的类型找到两个类，这两个类就是初始化器：

   org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,\
   org.springframework.boot.autoconfigure.logging.ConditionEvaluationReportLoggingListener
   

得到这两个类后，把它们存入set去重，然后进行实例化，然后排序，最终返回，到此初始化器已经设置完成了。然后存入List<ApplicationContextInitializer<?>> initializers，等待之后使用

1.4 设置监听器(Listener)

setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));

和1.3同理，也是通过调用getSpringFactoriesInstances，只不过传递的参数发生了改变。变成了ApplicationListener.class ，所以它就是在spring.factories中根据ApplicationListener.class找，然后实例化，然后返回存入Listeners中。

1.5 初始化 mainApplicationClass 属性

用于推断并设置项目main()方法启动的主程序启动类

this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();

	private Class<?> deduceMainApplicationClass() {
		try {
		    // 获得当前 StackTraceElement 数组
			StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();
			// 判断哪个执行了 main 方法
			for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {
				if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {
					return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());
				}
			}
		} catch (ClassNotFoundException ex) {
			// Swallow and continue
		}
		return null;
	}

判断哪个类执行了main方法，然后返回。

1.6 总结

实例化SpringApplication对象做了哪些事？

1. 项目启动类 SpringbootDemoApplication.class设置为属性存储起来
2. 设置应用类型是SERVLET应用（Spring 5之前的传统MVC应用）还是REACTIVE应用（Spring 5开始出现的WebFlux交互式应用）
3. 设置初始化器(Initializer),最后会调用这些初始化器
4. 设置监听器(Listener)
5. 初始化 mainApplicationClass 属性:用于推断并设置项目main()方法启动的主程序启动类

2. 调用run方法

回忆一下，在SpringBoot启动类的Main方法中，执行了SpringApplication.run(Main方法所在的当前类.class, args);，这个方法主要做了两件事：

• 实例化SpringApplication对象 （已上述）
• 调用run方法

进入run方法：

run方法大体上做了9件比较重要的事。

2.1 获取并启动监听器

SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
listeners.starting();
//args是启动Spring应用的命令行参数，该参数可以在Spring应用中被访问。如：--server.port=9000
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);

它其实还是通过getSpringFactoriesInstances（）这个方法来获取，这个方法已经很熟悉了， 1.3，1.4都使用到了，不再赘述。

那么本步骤就是通过getSpringFactoriesInstances()拿到了一个SpringApplicationRunListeners类型的监听器，然后调用.starting()启动。

2.2 项目运行环境Environment的预配置

创建并配置当前SpringBoot应用将要使用的Environment，并遍历调用所有的SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()方法

ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);

configureIgnoreBeanInfo(environment);
// 准备Banner打印器 - 就是启动Spring Boot的时候打印在console上的ASCII艺术字体
Banner printedBanner = printBanner(environment);

进入prepareEnvironment()方法：

1. 查询environment，有就返回，没有的话创建后返回。
2. 配置环境
   1. PropertySources：加载执行的配置文件
   2. Profiles：多环境配置，针对不同的环境，加载不同的配置
3. listeners环境准备(就是广播ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件)。
4. 将创建的环境绑定到SpringApplication对象上
5. 是否是web环境，如果不是就转换为标准环境
6. 配置PropertySources对它自己的递归依赖
7. 返回

此时已经拿到了ConfigurableEnvironment 环境对象，然后执行configureIgnoreBeanInfo(environment)，使其生效。

2.3 创建Spring容器

context = createApplicationContext();
// 获得异常报告器 SpringBootExceptionReporter 数组
//这一步的逻辑和实例化初始化器和监听器的一样，
// 都是通过调用 getSpringFactoriesInstances 方法来获取配置的异常类名称并实例化所有的异常处理类。
exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
      SpringBootExceptionReporter.class,
      new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

根据 webApplicationType 类型，获得 ApplicationContext 类型,这里创建容器的类型 还是根据webApplicationType进行判断的，该类型为SERVLET类型，所以会通过反射装载对应的字节码，也就是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。

然后通过getSpringFactoriesInstances（）获得异常报告器。

2.4 Spring容器前置处理

这一步主要是在容器刷新之前的准备动作。包含一个非常关键的操作：将启动类注入容器，为后续开启自动化配置奠定基础。

prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
      printedBanner);

这块会对整个上下文进行一个预处理，比如触发监听器的响应事件、加载资源、设置上下文环境等等。

2.5 刷新容器

refreshContext(context);

• IOC容器初始化
• 向JVM运行时注册一个关机钩子（函数），在JVM关机时关闭这个上下文，除非它当时已经关闭。（如果jvm变关闭了，当前上下文对象也可以被关闭了）

//TODO refresh方法在springioc章节中会有详细说明（挖个坑- - ）。

2.6 Spring容器后置处理

afterRefresh(context, applicationArguments);

扩展接口，设计模式中的模板方法，默认为空实现。

如果有自定义需求，可以重写该方法。比如打印一些启动结束log，或者一些其它后置处理。

2.7 发出结束执行的事件通知

listeners.started(context);

2.8 执行Runners运行器

callRunners(context, applicationArguments);

用于调用项目中自定义的执行器XxxRunner类，使得在项目启动完成后立即执行一些特定程序。

Runner 运行器用于在服务启动时进行一些业务初始化操作，这些操作只在服务启动后执行一次。

Spring Boot提供了ApplicationRunner和CommandLineRunner两种服务接口

2.9 发布应用上下文就绪事件

listeners.running(context);

表示在前面一切初始化启动都没有问题的情况下，使用运行监听器SpringApplicationRunListener持续运行配置好的应用上下文ApplicationContext.

这样整个Spring Boot项目就正式启动完成了。

2.10 返回容器

return context;

完成~

总结：

1. 获取并启动监听器
2. 项目运行环境Environment的预配置
3. 创建Spring容器
4. Spring容器前置处理
5. 刷新容器
6. Spring容器后置处理
7. 发出结束执行的事件通知
8. 执行Runners运行器
9. 发布应用上下文就绪事件
10. 返回容器