Spring Boot 2.x 启动全过程源码分析

Spring Boot 2.x 启动全过程源码分析

SpringApplication 实例 run 方法运行过程

上面分析了 SpringApplication 实例对象构造方法初始化过程，下面继续来看下这个 SpringApplication 对象的 run 方法的源码和运行流程。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
    // 1、创建并启动计时监控类
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();

    // 2、初始化应用上下文和异常报告集合
    ConfigurableApplicationContext context = null;
    Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();

    // 3、设置系统属性 `java.awt.headless` 的值，默认值为：true
    configureHeadlessProperty();

    // 4、创建所有 Spring 运行监听器并发布应用启动事件
    SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
    listeners.starting();

    try {
        // 5、初始化默认应用参数类
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
                args);

        // 6、根据运行监听器和应用参数来准备 Spring 环境
        ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
                applicationArguments);
        configureIgnoreBeanInfo(environment);

        // 7、创建 Banner 打印类
        Banner printedBanner = printBanner(environment);

        // 8、创建应用上下文
        context = createApplicationContext();

        // 9、准备异常报告器
        exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
                SpringBootExceptionReporter.class,
                new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

        // 10、准备应用上下文
        prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
                printedBanner);

        // 11、刷新应用上下文
        refreshContext(context);

        // 12、应用上下文刷新后置处理
        afterRefresh(context, applicationArguments);

        // 13、停止计时监控类
        stopWatch.stop();

        // 14、输出日志记录执行主类名、时间信息
        if (this.logStartupInfo) {
            new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
                    .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
        }

        // 15、发布应用上下文启动完成事件
        listeners.started(context);

        // 16、执行所有 Runner 运行器
        callRunners(context, applicationArguments);
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }

    try {
        // 17、发布应用上下文就绪事件
        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;
}

所以，我们可以按以下几步来分解 run 方法的启动过程。

1、创建并启动计时监控类

StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();

来看下这个计时监控类 StopWatch 的相关源码：

public void start() throws IllegalStateException {
    start("");
}

public void start(String taskName) throws IllegalStateException {
    if (this.currentTaskName != null) {
        throw new IllegalStateException("Can't start StopWatch: it's already running");
    }
    this.currentTaskName = taskName;
    this.startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
}

首先记录了当前任务的名称，默认为空字符串，然后记录当前 Spring Boot 应用启动的开始时间。

2、初始化应用上下文和异常报告集合

ConfigurableApplicationContext context = null;
Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();

3、设置系统属性 `java.awt.headless` 的值

configureHeadlessProperty();

设置该默认值为：true，Java.awt.headless = true 有什么作用？

对于一个 Java 服务器来说经常要处理一些图形元素，例如地图的创建或者图形和图表等。这些API基本上总是需要运行一个X-server以便能使用AWT（Abstract Window Toolkit，抽象窗口工具集）。然而运行一个不必要的 X-server 并不是一种好的管理方式。有时你甚至不能运行 X-server,因此最好的方案是运行 headless 服务器，来进行简单的图像处理。

参考：www.cnblogs.com/princessd8251/p/4000016.html

4、创建所有 Spring 运行监听器并发布应用启动事件

SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
listeners.starting();

来看下创建 Spring 运行监听器相关的源码：

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

SpringApplicationRunListeners(Log log,
        Collection<? extends SpringApplicationRunListener> listeners) {
    this.log = log;
    this.listeners = new ArrayList<>(listeners);
}

创建逻辑和之前实例化初始化器和监听器的一样，一样调用的是 getSpringFactoriesInstances 方法来获取配置的监听器名称并实例化所有的类。

SpringApplicationRunListener 所有监听器配置在 spring-boot-2.0.3.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories 这个配置文件里面。

# Run Listeners
org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=\
org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener

5、初始化默认应用参数类

ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
        args);

6、根据运行监听器和应用参数来准备 Spring 环境

ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
        applicationArguments);
configureIgnoreBeanInfo(environment);

下面我们主要来看下准备环境的 prepareEnvironment 源码：

private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(
        SpringApplicationRunListeners listeners,
        ApplicationArguments applicationArguments) {
    // 6.1) 获取（或者创建）应用环境
    ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();

    // 6.2) 配置应用环境
    configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
    listeners.environmentPrepared(environment);
    bindToSpringApplication(environment);
    if (this.webApplicationType == WebApplicationType.NONE) {
        environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader())
                .convertToStandardEnvironmentIfNecessary(environment);
    }
    ConfigurationPropertySources.attach(environment);
    return environment;
}

6.1) 获取（或者创建）应用环境

private ConfigurableEnvironment getOrCreateEnvironment() {
    if (this.environment != null) {
        return this.environment;
    }
    if (this.webApplicationType == WebApplicationType.SERVLET) {
        return new StandardServletEnvironment();
    }
    return new StandardEnvironment();
}

这里分为标准 Servlet 环境和标准环境。

6.2) 配置应用环境

protected void configureEnvironment(ConfigurableEnvironment environment,
        String[] args) {
    configurePropertySources(environment, args);
    configureProfiles(environment, args);
}

这里分为以下两步来配置应用环境。

• 配置 property sources

• 配置 Profiles

这里主要处理所有 property sources 配置和 profiles 配置。

7、创建 Banner 打印类

Banner printedBanner = printBanner(environment);

这是用来打印 Banner 的处理类，这个没什么好说的。

8、创建应用上下文

context = createApplicationContext();

来看下 createApplicationContext() 方法的源码：

protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
    Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
    if (contextClass == null) {
        try {
            switch (this.webApplicationType) {
            case SERVLET:
                contextClass = Class.forName(DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS);
                break;
            case REACTIVE:
                contextClass = Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS);
                break;
            default:
                contextClass = Class.forName(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
            }
        }
        catch (ClassNotFoundException ex) {
            throw new IllegalStateException(
                    "Unable create a default ApplicationContext, "
                            + "please specify an ApplicationContextClass",
                    ex);
        }
    }
    return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}

其实就是根据不同的应用类型初始化不同的上下文应用类。

9、准备异常报告器

exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
        SpringBootExceptionReporter.class,
        new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

逻辑和之前实例化初始化器和监听器的一样，一样调用的是 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。

该异常报告处理类配置在 spring-boot-2.0.3.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories 这个配置文件里面。

# Error Reporters
org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter=\
org.springframework.boot.diagnostics.FailureAnalyzers

10、准备应用上下文

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

来看下 prepareContext() 方法的源码：

private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context,
        ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners,
        ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
    // 10.1）绑定环境到上下文
    context.setEnvironment(environment);

    // 10.2）配置上下文的 bean 生成器及资源加载器
    postProcessApplicationContext(context);

    // 10.3）为上下文应用所有初始化器
    applyInitializers(context);

    // 10.4）触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 contextPrepared 事件方法
    listeners.contextPrepared(context);

    // 10.5）记录启动日志
    if (this.logStartupInfo) {
        logStartupInfo(context.getParent() == null);
        logStartupProfileInfo(context);
    }

    // 10.6）注册两个特殊的单例bean
    context.getBeanFactory().registerSingleton("springApplicationArguments",
            applicationArguments);
    if (printedBanner != null) {
        context.getBeanFactory().registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
    }

    // 10.7）加载所有资源
    Set<Object> sources = getAllSources();
    Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
    load(context, sources.toArray(new Object[0]));

    // 10.8）触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 contextLoaded 事件方法
    listeners.contextLoaded(context);
}

11、刷新应用上下文

refreshContext(context);

这个主要是刷新 Spring 的应用上下文，源码如下，不详细说明。

private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {
    refresh(context);
    if (this.registerShutdownHook) {
        try {
            context.registerShutdownHook();
        }
        catch (AccessControlException ex) {
            // Not allowed in some environments.
        }
    }
}

12、应用上下文刷新后置处理

afterRefresh(context, applicationArguments);

看了下这个方法的源码是空的，目前可以做一些自定义的后置处理操作。

/**
 * Called after the context has been refreshed.
 * @param context the application context
 * @param args the application arguments
 */
protected void afterRefresh(ConfigurableApplicationContext context,
        ApplicationArguments args) {
}

13、停止计时监控类

stopWatch.stop();

public void stop() throws IllegalStateException {
    if (this.currentTaskName == null) {
        throw new IllegalStateException("Can't stop StopWatch: it's not running");
    }
    long lastTime = System.currentTimeMillis() - this.startTimeMillis;
    this.totalTimeMillis += lastTime;
    this.lastTaskInfo = new TaskInfo(this.currentTaskName, lastTime);
    if (this.keepTaskList) {
        this.taskList.add(this.lastTaskInfo);
    }
    ++this.taskCount;
    this.currentTaskName = null;
}

计时监听器停止，并统计一些任务执行信息。

14、输出日志记录执行主类名、时间信息

if (this.logStartupInfo) {
    new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
            .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}

15、发布应用上下文启动完成事件

listeners.started(context);

触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 started 事件方法。

16、执行所有 Runner 运行器

callRunners(context, applicationArguments);

private void callRunners(ApplicationContext context, ApplicationArguments args) {
    List<Object> runners = new ArrayList<>();
    runners.addAll(context.getBeansOfType(ApplicationRunner.class).values());
    runners.addAll(context.getBeansOfType(CommandLineRunner.class).values());
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(runners);
    for (Object runner : new LinkedHashSet<>(runners)) {
        if (runner instanceof ApplicationRunner) {
            callRunner((ApplicationRunner) runner, args);
        }
        if (runner instanceof CommandLineRunner) {
            callRunner((CommandLineRunner) runner, args);
        }
    }
}

执行所有 ApplicationRunner 和 CommandLineRunner 这两种运行器，不详细展开了。

17、发布应用上下文就绪事件

listeners.running(context);

触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 running 事件方法。

18、返回应用上下文

return context;

总结

Spring Boot 的启动全过程源码分析至此，分析 Spring 源码真是一个痛苦的过程，希望能给大家提供一点参考和思路，也希望能给正在 Spring Boot 学习路上的朋友一点收获。