Springboot 启动分析

启动类

Spring 启动类主要是 Annotation (@SpringBootApplication) 和 main 方法体中的 SpringApplication.run。

其中注解 @SpringBootApplication 是一个统一注解，定义了 SpringBoot 的自动扫描注入等行为， 

SpringApplication.run 是一个 static 方法，SpringBoot 启动的实际方法。

1 @SpringBootApplication
2 public class Application {
3     public static void main(String[] args) {
4         SpringApplication.run(Application.class, args);
5     }
6 }

Annotation

 

SpringBoot 启动的第一个注解，从 @SpringBootApplication 开始，

 

它包含了 @SpringBootConfiguration、@EnableAutoConfiguration、@ComponentScan 等主要注解，

 

其中 @Target、@Retention、@Documented 是元注解，@Inherited 表明子类会继承父类中被此注解修饰的注解。

 

 

 

@SpringBootConfiguration

 

此注解的官方文档说明：表示一个类提供了 Spring Boot 应用程序 @Configuration 。

 

可以用作 Spring 标准 @Configuration 注释的替代方法，以便可以自动找到配置（例如在测试中）。

 

应用程序应该只包含一个 @SpringBootConfiguration 并且大多数惯用的 Spring Boot 应用程序将从 @SpringBootApplication 继承它。

 

实际上就是跟 @Configuration 的作用相同的，区别就是 @SpringBootConfiguration 允许自动寻找配置，二者都是将当前类中用 @Bean 标记的方法的实例加入 Spring 容器。

 

@EnableAutoConfiguration

 

此注解的官方文档说明：启用 Spring 应用程序上下文的自动配置，尝试猜测和配置您可能需要的 bean。

 

自动配置类通常根据您的类路径和您定义的 bean 来应用。

 

实际上就是开启了 SpringBoot 的自动配置功能。

 

它还包括子注解 @AutoConfigurationPackage、@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)，

 

这两个注解中前者的作用就是将添加该注解的所在类的 package 作为自动配置 package 进行管理，

 

意思就是扫描包时，将从当前类的包向下扫描，这也是为什么要把启动类放到最外层的原因。

 

而后者 @Import 就是把 AutoConfigurationImportSelector 前置类，用于扫描到的需要自动配置的注入到 ApplicationContext 中。

 

@ComponentScan

 

此注解的官方文档说明：配置用于Configuration类的组件扫描指令。如果没有定义特定的包，将从声明该注解的类的包开始扫描。

 

注解配置总结：

 

SpringBoot 启动类上的这5个注解，分别有各自不同的功能，实现自动配置注入。总结一下就是：

 

@SpringBootConfiguration 注解声明启动类为配置类，将其替换为 @Configuration 也可以，在启动 时将 @Bean 注解标记的方法注入容器，Bean 名称就是方法名；

 

@EnableAutoConfiguration 注解开启 Spring 的自动配置，其原理就是执行自动配置前会调用 AnnotationScanner 检查启动类上标记的注解是否存在 @EnableAutoConfiguration ，

 

没有就会抛出参数异常：llegalArgumentException: No auto-configuration attributes found.

 

@AutoConfigurationPackage 注解标记启动类所在包为扫描的起始包；

 

@CompnentScan 注解从起始包向下扫描配置类；

 

@Import 导入的 AutoConfigurationImportSelector 类会调用 SpringFactoriesLoader 读取配置文件 spring.factories

 

把需要自动配置的 Bean 初始化并注入到 ApplicationContext 。

 

实际上参与自动配置注入的注解有4个：@EnableAutoConfiguration、@AutoConfigurationPackage、@Import 和 @CompnentScan，而 @SpringBootConfiguration 对启动和自动配置并无影响

 

 

SpringBootApplication

 

SpringBoot 启动的引导类，以下为官方文档的说明：

 

对 SpringBootApplication.run 的源码分析如下：

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {

    // 任务执行计时监听器
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();
    ConfigurableApplicationContext context = null;
    Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
    // 设置系统java.awt.headless属性，确定是否开启headless模式(默认开启headless模式)
    configureHeadlessProperty();
    // SpringApplication run方法的监听器，通过 SpringFactoriesLoader 加载
    SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
    // 启动监听器
    listeners.starting();
    try {

        // 创建 SpringBoot 默认启动参数
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
        // 用于设置活动和默认配置文件以及操作基础属性源的工具，即配置启动环境
        ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
        // 配置对不存在的BeanInfo类的重复 ClassLoader 访问
        configureIgnoreBeanInfo(environment);
        // 打印LOGO
        Banner printedBanner = printBanner(environment);
        // 创建合适的 ApplicationContext
        context = createApplicationContext();
        // SpringBoot 启动错误的回调接口，通过 SpringFactoriesLoader 加载
        exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
                new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
        // 准备 Spring 上下文
        // 在这个方法中，主要完成了以下几件事：
        //  1、设置SpringBoot的环境配置(Environment)
        //  2、注册Spring Bean名称的序列化器BeanNameGenerator，并设置资源加载器ResourceLoader
        //  3、加载ApplicationContextInitializer初始化器，并进行初始化
        //  4、统一将上面的Environment、BeanNameGenerator、ResourceLoader使用默认的Bean注册器进行注册
        prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
        // 注册销毁上下文的钩子
        // 刷新 Spring 上下文
        refreshContext(context);
        // 刷新后处理
        afterRefresh(context, applicationArguments);
        // 停止计时监听器
        stopWatch.stop();
        if (this.logStartupInfo) {
            // 打印计时器日志
            new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
        }
        // 上下文已刷新且应用程序已启动
        listeners.started(context);
        // 运行 ApplicationRunner 和 CommandLineRunner 的实现类
        // 二者区别在于入参不同
        callRunners(context, applicationArguments);
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }

    try {
        // 发布事件以指示应用程序已准备好上下文环境为请求提供服务
        listeners.running(context);
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }
    return context;
}

在执行 refreshContext(context); 时，实际上是刷新了 ApplicationContext 上下文资源，根据代码追踪如下：

@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
    synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
        // 准备此上下文以进行刷新。
        prepareRefresh();

        // 解析所有 Spring 配置文件,
        // 将所有 Spring 配置文件中的 bean 定义封装成 BeanDefinition，
        // 加载到 BeanFactory 中
        ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

        // 配置 beanFactory 的标准上下文特征，
        // 例如上下文的 ClassLoader、后置处理器等
        prepareBeanFactory(beanFactory);

        try {
            // 允许在上下文子类中对 BeanFactory 进行后续处理，
            // 默认实现为空，留给子类实现。
            postProcessBeanFactory(beanFactory);

            // 实例化和调用所有 BeanFactoryPostProcessor
            // BeanFactoryPostProcessor 接口是 Spring 初始化 BeanFactory 时对外暴露的扩展点，
            // Spring IoC 容器允许 BeanFactoryPostProcessor 在容器实例化任何 bean 之前读取 bean 的定义，并可以修改它。
            invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

            // 注册拦截 BeanPostProcessor，
            // 将所有实现了 BeanPostProcessor 接口的类加载到 BeanFactory 中。
            // BeanFactoryPostProcessor 是针对 BeanFactory 的扩展，
            // 主要用在 bean 实例化之前，读取 bean 的定义，并可以修改它。
            registerBeanPostProcessors(beanFactory);

            // 初始化此上下文的消息源。
            initMessageSource();

            // 为此上下文初始化应用的事件广播器 ApplicationEventMulticaster
            initApplicationEventMulticaster();

            // 初始化特定上下文子类中的其他特殊bean ，默认实现为空。
            onRefresh();

            // 检查监听器bean并注册它们。
            registerListeners();

            // 实例化所有剩余的（非懒加载）单例。
            finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

            // 最后一步：发布相应的事件。
            // 完成此上下文的刷新，主要是推送上下文刷新完毕事件（ContextRefreshedEvent ）到监听器。
            finishRefresh();
        }

        catch (BeansException ex) {
            if (logger.isWarnEnabled()) {
                logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
                        "cancelling refresh attempt: " + ex);
            }

            // 销毁已创建的单例以避免闲置资源（清理不被引用的 Bean）。
            destroyBeans();

            // 重置“active”标志。
            cancelRefresh(ex);

            // 将异常传播到调用方。
            throw ex;
        }

        finally {
            // 重置Spring核心中的常见内省缓存，因为我们
            // 可能不再需要单例bean的元数据了。。。
            resetCommonCaches();
        }
    }
}

构建 IoC 构成中最重要的4个方法：

 

obtainFreshBeanFactory 创建一个新的 BeanFactory、读取和解析 bean 定义。

 

invokeBeanFactoryPostProcessors 提供给开发者对 BeanFactory 进行扩展。

 

registerBeanPostProcessors 提供给开发者对 bean 进行扩展。

 

finishBeanFactoryInitialization 实例化剩余的所有非懒加载单例 bean。

 

与一般的应用程序一样，SpringBoot 的启动基本流程也是：启动事件监听、配置环境、初始化Spring上下文、注入Bean。

 

其中作为自动配置的 AutoConfigurationImportSelector 类的主要方法 getAutoConfigurationEntry -> getAutoConfigurationImportFilters 调用 SpringFactoriesLoader.loadFactories 读取配置、初始化 Bean factory，

 

在 SpringBootApplication.run 方法执行到 refreshContext(context); 时注入 ApplicationContext。

protected List<AutoConfigurationImportFilter> getAutoConfigurationImportFilters() {
        return SpringFactoriesLoader.loadFactories(AutoConfigurationImportFilter.class, this.beanClassLoader);
    }

 

对 SpringFactoriesLoader.loadFactories 源码分析如下

public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
    Assert.notNull(factoryType, "'factoryType' must not be null");
    ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
    if (classLoaderToUse == null) {
        classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
    }
    // 加载配置文件 META-INF/spring.factories，获取自动配置的类路径，即加载 Resource 资源
    List<String> factoryImplementationNames = loadFactoryNames(factoryType, classLoaderToUse);
    if (logger.isTraceEnabled()) {
        logger.trace("Loaded [" + factoryType.getName() + "] names: " + factoryImplementationNames);
    }
    List<T> result = new ArrayList<>(factoryImplementationNames.size());
    for (String factoryImplementationName : factoryImplementationNames) {
        // 通过反射初始化 Bean factory
        result.add(instantiateFactory(factoryImplementationName, factoryType, classLoaderToUse));
    }
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(result);
    return result;
}

 

 

启动流程分析图

 

 

断点调试参考位点

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代码小白，首次发文，望大佬不吝赐教！