1、SpringBoot maven 依赖版本

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<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>org.example</groupId>
<artifactId>SpringBootStudy</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version> <properties>
<maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
</properties> <dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
<version>2.7.14</version>
</dependency>
</dependencies> </project>

2、启动代码

package com.springboot.study;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; @SpringBootApplication
public class Main { public static void main(String[] args) {
SpringApplication springApplication = new SpringApplication(Main.class);
springApplication.run(args);
}
}

3、启动流程分析

1、获取Spring工厂实例

  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;
}
  public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
if (classLoaderToUse == null) {
classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
}
String factoryTypeName = factoryType.getName();
return loadSpringFactories(classLoaderToUse).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
}
  private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(ClassLoader classLoader) {
Map<String, List<String>> result = cache.get(classLoader);
if (result != null) {
return result;
} result = new HashMap<>();
try {
Enumeration<URL> urls = classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION);
while (urls.hasMoreElements()) {
URL url = urls.nextElement();
UrlResource resource = new UrlResource(url);
Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) {
String factoryTypeName = ((String) entry.getKey()).trim();
String[] factoryImplementationNames =
StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue());
for (String factoryImplementationName : factoryImplementationNames) {
result.computeIfAbsent(factoryTypeName, key -> new ArrayList<>())
.add(factoryImplementationName.trim());
}
}
} // Replace all lists with unmodifiable lists containing unique elements
result.replaceAll((factoryType, implementations) -> implementations.stream().distinct()
.collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), Collections::unmodifiableList)));
cache.put(classLoader, result);
}
catch (IOException ex) {
throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
}
return result;
}

这个地方会扫描项目中 resource 目录下的 META-INF/spring.factories 文件,默认如果不添加其他依赖,会扫描到如下项目:

  1. spring-boot-2.7.14.jar
  2. spring-boot-autoconfigure-2.7.14.jar
  3. spring-beans-5.3.29.jar

最终会扫描到如下对象:

2、run 方法分析

  public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
long startTime = System.nanoTime();
DefaultBootstrapContext bootstrapContext = createBootstrapContext();
ConfigurableApplicationContext context = null;
configureHeadlessProperty();
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);
try {
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);
configureIgnoreBeanInfo(environment);
Banner printedBanner = printBanner(environment);
context = createApplicationContext();
context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
refreshContext(context);
afterRefresh(context, applicationArguments);
Duration timeTakenToStartup = Duration.ofNanos(System.nanoTime() - startTime);
if (this.logStartupInfo) {
new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), timeTakenToStartup);
}
listeners.started(context, timeTakenToStartup);
callRunners(context, applicationArguments);
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, ex, listeners);
throw new IllegalStateException(ex);
}
try {
Duration timeTakenToReady = Duration.ofNanos(System.nanoTime() - startTime);
listeners.ready(context, timeTakenToReady);
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, ex, null);
throw new IllegalStateException(ex);
}
return context;
}

1、首先是 createBootstrapContext 方法,该方法会调用第一个扩展点BootstrapRegistryInitializer->initializer,但是项目中没有该接口的实现类。

2、其次就是 listeners.starting 方法, 该方法中会调用第二个扩展点 SpringApplicationRunListener->starting,这个 SpringApplicationRunListener 项目中只存在一个实现类:EventPublishingRunListener,它会触发所有的 ApplicationListener 监听 ApplicationStartingEvent 的事件,后文就不特别声明这个实现类了。

2.1、配置属性(prepareEnvironment->configureEnvironment)

  protected void configurePropertySources(ConfigurableEnvironment environment, String[] args) {
MutablePropertySources sources = environment.getPropertySources();
if (!CollectionUtils.isEmpty(this.defaultProperties)) {
DefaultPropertiesPropertySource.addOrMerge(this.defaultProperties, sources);
}
if (this.addCommandLineProperties && args.length > 0) {
String name = CommandLinePropertySource.COMMAND_LINE_PROPERTY_SOURCE_NAME;
if (sources.contains(name)) {
PropertySource<?> source = sources.get(name);
CompositePropertySource composite = new CompositePropertySource(name);
composite
.addPropertySource(new SimpleCommandLinePropertySource("springApplicationCommandLineArgs", args));
composite.addPropertySource(source);
sources.replace(name, composite);
}
else {
sources.addFirst(new SimpleCommandLinePropertySource(args));
}
}
}

3、然后就是 prepareEnvironment 方法,该方法会调用第三个扩展点:SpringApplicationRunListener->environmentPrepared,它会触发所有的 ApplicationListener 监听 ApplicationEnvironmentPreparedEvent 的事件。

2.2、配置 Banner

  private Banner getBanner(Environment environment) {
Banners banners = new Banners();
banners.addIfNotNull(getImageBanner(environment));
banners.addIfNotNull(getTextBanner(environment));
if (banners.hasAtLeastOneBanner()) {
return banners;
}
if (this.fallbackBanner != null) {
return this.fallbackBanner;
}
return DEFAULT_BANNER;
}

4、第四个扩展点在 prepareContext->applyInitializers 方法里,ApplicationContextInitializer->initialize

5、第五个扩展点在 prepareContext->listeners.contextPrepared 方法里,SpringApplicationRunListeners->contextPrepared,它会触发所有的 ApplicationListener 监听 ApplicationContextInitializedEvent 的事件。

6、第六个扩展点在 prepareContext->bootstrapContext.close 方法里,它会触发所有的 ApplicationListener 监听 BootstrapContextClosedEvent 的事件。

2.3、加载 Source(prepareContext)

public Set<Object> getAllSources() {
Set<Object> allSources = new LinkedHashSet<>();
if (!CollectionUtils.isEmpty(this.primarySources)) {
allSources.addAll(this.primarySources);
}
if (!CollectionUtils.isEmpty(this.sources)) {
allSources.addAll(this.sources);
}
return Collections.unmodifiableSet(allSources);
}
  private void load(Object source) {
Assert.notNull(source, "Source must not be null");
if (source instanceof Class<?>) {
load((Class<?>) source);
return;
}
if (source instanceof Resource) {
load((Resource) source);
return;
}
if (source instanceof Package) {
load((Package) source);
return;
}
if (source instanceof CharSequence) {
load((CharSequence) source);
return;
}
throw new IllegalArgumentException("Invalid source type " + source.getClass());
}

这个地方会从 SpringApplication 中的 primarySources、sources 加载源,然后注册为 Bean。

7、第七个扩展点在 prepareContext->listeners.contextLoaded 方法里,SpringApplicationRunListeners->contextLoaded,会触发 ApplicationListener 监听 ApplicationPreparedEvent 的事件。

2.4、ServletWebServerApplicationContext->refresh

  @Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
StartupStep contextRefresh = this.applicationStartup.start("spring.context.refresh"); // Prepare this context for refreshing.
prepareRefresh(); // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory(); // Prepare the bean factory for use in this context.
prepareBeanFactory(beanFactory); try {
// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
postProcessBeanFactory(beanFactory); StartupStep beanPostProcess = this.applicationStartup.start("spring.context.beans.post-process");
// Invoke factory processors registered as beans in the context.
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory); // Register bean processors that intercept bean creation.
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
beanPostProcess.end(); // Initialize message source for this context.
initMessageSource(); // Initialize event multicaster for this context.
initApplicationEventMulticaster(); // Initialize other special beans in specific context subclasses.
onRefresh(); // Check for listener beans and register them.
registerListeners(); // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory); // Last step: publish corresponding event.
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();
}
}
}

这里我们直接看到 invokeBeanFactoryPostProcessors 方法,不过这个方法蛮长的,就先看一部分:

      for (BeanFactoryPostProcessor postProcessor : beanFactoryPostProcessors) {
if (postProcessor instanceof BeanDefinitionRegistryPostProcessor) {
BeanDefinitionRegistryPostProcessor registryProcessor =
(BeanDefinitionRegistryPostProcessor) postProcessor;
registryProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(registry);
registryProcessors.add(registryProcessor);
}
else {
regularPostProcessors.add(postProcessor);
}
}

这个地方可以猜到这个 postProcessBeanDefinitionRegistry 也是一个扩展点,但是这个 beanFactoryPostProcessors 的值是从哪里来的呢?

打断点这里是有三个值的:

这里直接说答案,还记得这段代码吗:

context = createApplicationContext();
context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);

这里获取了 context 之后,就调用了 prepareContext 方法,prepareContext 方法里曾提到过有第四、第五、第六、第七个扩展点

举个例子,就拿第四个扩展点说:

ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer 实现了 ApplicationContextInitializer 接口,然后添加了一个值:

  @Override
public void initialize(ConfigurableApplicationContext context) {
context.addBeanFactoryPostProcessor(new ConfigurationWarningsPostProcessor(getChecks()));
}

相同的还有 SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,至于第三个值则是直接在 prepareContext 方法里添加的。

8、第八个扩展点在 refresh->invokeBeanFactoryPostProcessors 方法里,会调用 invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors

紧接着,就是如下代码:

       String[] postProcessorNames =
beanFactory.getBeanNamesForType(BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class, true, false);
for (String ppName : postProcessorNames) {
if (beanFactory.isTypeMatch(ppName, PriorityOrdered.class)) {
currentRegistryProcessors.add(beanFactory.getBean(ppName, BeanDefinitionRegistryPostProcessor.class));
processedBeans.add(ppName);
}
}

我们看看这个 postProcessorNames 是怎么来的,追踪到 beanFactory.getBeanNamesForType 方法,进去可以看到 doGetBeanNamesForType 方法,总而言之,是从 beanDefinitionNames 和 manualSingletonNames 的值来的,那这些值又是怎么来的呢,仍然是如下一段代码:

       context = createApplicationContext();
context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);

在创建 context 的时候,实际上是调用 AnnotationConfigApplicationContext 的构造方法,里面会调用 registerAnnotationConfigProcessors 方法,这个方法会初始化 5 个 beanDefinitionName。

然后就是 prepareContext 方法里,在第四个扩展点会初始化两个 manualSingletonName,prepareContext 方法里的 registerSingleton 方法也添加了两个 manualSingletonName,并且后面的 load 方法也添加了一个 main 的 beanDefinitionName,在最后的第七个扩展点里又添加了 3 个 manualSingletonName,总之在执行 refreshContext 之前,context 的 beanFactory 里包含 6 个 beanDefinitionName 7 个 manualSingletonName,后面的就不分析了,毕竟能扩展的就在这里。

9、第九个扩展点也在 refresh->invokeBeanFactoryPostProcessors 方法里,会调用 invokeBeanFactoryPostProcessors

不过有一点要注意的是,虽说第八个、第九个也算是扩展点,但其只有在第四到第七个扩展点里面配置了才能进行扩展。

2.5、refresh->onRefresh

    @Override
protected void onRefresh() {
super.onRefresh();
try {
createWebServer();
}
catch (Throwable ex) {
throw new ApplicationContextException("Unable to start web server", ex);
}
}

该方法会调用 createWebServer 创建一个 webserver。

2.6、refresh->finishBeanFactoryInitialization

protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
// Initialize conversion service for this context.
if (beanFactory.containsBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME) &&
beanFactory.isTypeMatch(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class)) {
beanFactory.setConversionService(
beanFactory.getBean(CONVERSION_SERVICE_BEAN_NAME, ConversionService.class));
} // Register a default embedded value resolver if no BeanFactoryPostProcessor
// (such as a PropertySourcesPlaceholderConfigurer bean) registered any before:
// at this point, primarily for resolution in annotation attribute values.
if (!beanFactory.hasEmbeddedValueResolver()) {
beanFactory.addEmbeddedValueResolver(strVal -> getEnvironment().resolvePlaceholders(strVal));
} // Initialize LoadTimeWeaverAware beans early to allow for registering their transformers early.
String[] weaverAwareNames = beanFactory.getBeanNamesForType(LoadTimeWeaverAware.class, false, false);
for (String weaverAwareName : weaverAwareNames) {
getBean(weaverAwareName);
} // Stop using the temporary ClassLoader for type matching.
beanFactory.setTempClassLoader(null); // Allow for caching all bean definition metadata, not expecting further changes.
beanFactory.freezeConfiguration(); // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
beanFactory.preInstantiateSingletons();
}

这个方法会调用 beanFactory,实例化所有的 bean。

10、第十个扩展点在 refresh->finishRefresh 方法里,会调用 getLifecycleProcessor().onRefresh(),会调用 SmartLifecycle->start 方法。

11、第十一个扩展点也在 refresh->finishRefresh 方法里,会调用 publishEvent 然后触发 ApplicationListener 监听 ContextRefreshedEvent 的事件。

2.7、最后的三个扩展点-> run 方法

12、第十二个扩展点在 run 方法里,会调用 listeners.started 方法,SpringApplicationRunListener->started

13、第十三个扩展点也在 run 方法里,会调用 callRunners 方法,ApplicationRunner 或 CommandLineRunner 的 run 方法

14、第十四个扩展点也在 run 方法里,会调用 listeners.ready方法,SpringApplicationRunListener->ready

3、结语

第一篇分析 SpringBoot 启动源码到这里就结束了,我们这次的目标是找到 SpringBoot 有哪些地方可以自己进行代码扩展的,其中不免有些遗漏的,欢迎各位补充。

目前看完还是有很多问题,比如 SpringBootApplication 注解的作用是什么、Bean 的实例化流程是什么、以及我们 Web 的 URL 请求是如何到方法上的...等等。

最后,这篇分析完的这些扩展点能干些什么呢?

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