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通过SpringApplication开始引导启动

SpringApplication类是用来执行Spring框架启动的引导类。有两种方式可以进行启动引导:

  1. 通过静态方法SpringApplication.run启动。
  2. 先创建SpringApplication实例,在调用的实例方法run进行启动。

无论是以上哪种方式,最终都是通过创建SpringApplication实例,在调用run()启动。

new SpringApplication——创建引导启动的实例

在创建SpringApplication实例的时候,会根据用户输入和工程环境做一些基础配置,供之后引导启动中使用。

  • 设置ResourceLoader和PrimarySources
  • 从类中加载initializer和listener放在集合
  • 设置是否为Web环境(先确认用户是否指定,未指定则根据工程目录下是否有servlet相关环境)
  • 从工程环境中决定主入口的类

run()——开始引导启动

new StopWatch()——创建计时器

StopWatchspringframework.util中提供的一个工具类,在启动过程中使用StopWatch是为了记录启动花费的时间。

configureHeadlessProperty()——配置Headless模式

Headless模式是在环境缺少显示器等设备情况下的一种配置,和我们启动流程并无太多关系,不做介绍。

SpringApplicationRunListener.start()——获取监听器,启动监听

监听器可以用来监听SpringApplication启动过程中的各个阶段。默认的监听器是EventPublishRunListener,用户也可以通过实现SpringApplicationRunListener接口,实现应用程序对SpringApplication启动过程的监听。

在 resources/META-INF 下建立 spring.factories 文件,文件中添加 key=value 形式,其中 key 为 SpringApplicationRunListener 的全路径名,value 为应用程序对该接口的实现类(类需要一个参数类型为 SpringApplication 和 String 数组的构造函数,用于通过反射创建实例)。

prepareEnvironment()——准备环境,创建ConfigurableEnvironment对象

在这一步,SpringApplication会创建Spring启动所需的环境,这个环境主要由ConfigurableEnviroment对象表示。首先,该对象确认了程序是否需要设置Web环境,其次,该对象还确定了程序所需要的参数和读取的配置文件等信息。

此步骤会回调SpringApplicationRunListenerenvironmentPrepared()方法,通知监听器环境已经准备好。

printBanner()——打印横幅

这一步骤其实和启动并没有太大关系,只是会向控制台或是日志中输出Spring的Logo和版本信息。

createApplicationContext()——创建应用程序上下文并加载Bean

在准备好环境之后,接下来要做的就是创建应用程序上下文ApplicationContext对象。
ApplicationContext是Spring IoC的核心组件,它不仅是程序所需Bean的容器,还提供了国际化,事件发布等功能。

在创建应用程序上下文的时候,首先会根据之前配置决定上下文的具体类型(AnnotationConfigApplicationContext或是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext)。
再通过反射实例化到对象。

prepareContext()——准备ApplicationContext

虽然已经得到了ApplicationContext对象,但此时的对象还只是一个空白对象,需要准备和处理后,ApplicationContext才能被使用。

在准备过程中主要做了做了几件事:
为ApplicationContext设置之前准备好的Environment对象。

通过对ApplicationContext后置处理或是BeanDefinitionLoader等方式往容器中添加一些初始的Bean。

应用默认的初始化器初始化应用程序上下文(责任链模式的应用,多个初始化器形成一个List,应用程序需要被每个初始化器应用一次,每个初始化器有自己的职责)。

准备过程中ApplicationRunListener发出两个消息,分别是contextPreparedcontextLoaded

refreshContext()——刷新上下文

在应用程序上下文准备好后,可以通过刷新应用程序上下文发现Bean并加载到容器中。
refreshContext()会调用ApplicationContext.refresh()方法。

AbstractApplicationContext中定义了refresh()方法的基本框架(模板模式的应用)。

prepareRefresh()——准备刷新

准备刷新的阶段做了初始化和校验的工作。比如初始化启动时间,初始化PropertySources(在AbstractApplicationContext中只是一个空方法,留给子类根据需要实现),以及校验环境中是否已经有必要的参数。

prepareBeanFactory()——准备BeanFactory

BeanFactory是 Spring 框架中容器的底层实现,所有的 Bean 都存放在BeanFactory中,虽然ApplicationContext也实现了BeanFactory接口,但是在其内部还是将获取 Bean 的相关操作委托给内部的DefaultListableBeanFactory变量,只是ApplicationContext帮用户屏蔽了底层的操作,同时提供出一些更符合外部用户使用的接口。

对BeanFactory的准备主要是:
添加一些必要组件,比如类加载器,表达式解析器,属性编辑器注册表等。

以及一些后置处理器,比如ApplicationContextAwareProcessor(xxxAware的接口就是通过后置处理器在Bean创建的时候,通过后置处理器设置的)。
此外还有一些特殊的Bean,environment,systemPropertiessystemEnvirnoment

postProcessBeanFactory()——后置处理BeanFactory

对于非WebServlet环境的ApplicationContext而言这个方法是个空方法,但是Web环境下的ApplicationContext会通过这个方法定制一些后处理动作,比如添加WebApplicationContextServletAwareProcessor后置处理器,添加在web环境中可能使用的Scope(sessionrequest)。

invokeBeanFactoryPostProcessors()——实例化并调用BeanFactoryPostProcessor

BeanFactoryPostProcessor是一种特殊的后置处理器,其操作的对象是针对BeanFactory
此时主要有三个后置处理器,分别是:SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer$CachingMetadataReaderFactoryPostProcessor,ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer$ConfigurationWarningsPostProcessorConfigFileApplicationListener$PropertySourceOrderingPostProcessor。这三个类名字虽然很长,但是其实是因为内部类的关系,而且我们看名字也能发现类是怎么来的(外部类是xxxInitializer的就说明是初始化器设置的)。

其中第一个类和启动流程有关,因为它会向容器注册ConfigurationClassPostProcessor

如果BeanFactoryPostProcessor同时又是BeanDefinitionRegistryPostProcessor,则先进行针对BeanDefinition注册表的后置处理,目的是为了发现Bean。
在最初的三个BeanFactoryProcessor后置处理完成后,会从容器中获取BeanDefinitionRegistryPostProcessor类型的后置处理器(这里主要会得到刚才加载的ConfigurationClassPostProcessor实例)。再调用这些BeanDefinitionRegistry的后置处理器,继续向发现并向容器中注册新的Bean。

这里主要是通过@Configuration注解作为入口发现Bean,如果发现的Bean中又存在新的@ConfigurationBean,则以此Bean为入口再进行发现,直到所有的Bean都被发现。

在针对BeanDefinition注册表的后置处理完成(发现Bean的过程)中,如果找到了BeanFactoryPostProcessor(包括最初的三个BeanFatoryProcessor),会进行针对BeanFactory的后置处理过程(之前只是进行针对注册表的后置处理,二者的目的还是有区别的)。

注意
Bean的发现过程只是向BeanDefinition注册表注册BeanDefinition的过程,并没有针对发现的Bean进行实例化(少部分需要用到的Bean会进行实例化,比如这部分会对BeanDefinitionRegistryPostProcessor类型的Bean实例化)。

registerBeanPostProcessors()——注册Bean后置处理器

上一步是针对BeanFactoryBeanDefinitionRegistry的后置处理器,这一步从BeanFactory中获取针对普通Bean的后置处理器BeanFactoryPostProcessor放到专门的容器beanPostProcessors中。

initMessageSource()——初始化MessageSource

MessageSource是拥有特殊功能的Bean,用来处理国际化相关内容。

initApplicationEventMulticaster()——初始化ApplicationEventMulticaster

ApplicationEventMulticaster是ApplicationEvent广播器,可以通过这个对象向容器中添加移除Listener,也可以通过这个对象发布事件(观察者模式的应用)。

onRefresh()——刷新应用程序

发现了所有的Bean,并且需要实例化的Bean也都被创建好了之后,Spring接下去要做的是创建ThemeSource(和主题相关的组件),以及创建Webserver(如果是Web环境的话)。

registerListeners()——注册监听器

这一步会将初始化得到的ApplicationListener方法和容器中获得ApplicationListener一起注册到ApplicationEventMulticaster中,并且如果存在需要早起发布的事件,则发布事件。

finishBeanFactoryInitialzation()——初始化容器中的Bean

经过之前的步骤,现在容器中必要的组件都已经准备好了,并且所有需要容器管理的Bean也都已经被发现注册成BeanDefinition注册表中。
对于Scope是Singleton的Bean而言,此时已经具备了实例化Bean的条件,因此在这一步中,Spring会对所有Singleton且非lazy-init的Bean进行实例化。
主要做法就是获取容器中所有为singletion且非lazyInit的BeanDefinition,然后通过getBean创建出Bean的实例,保存在容器内部。

有一种特殊的情况是针对FactoryBean,FactoryBean是一种用来创建Bean的特殊Bean,在得到FactoryBean的Bean之后,还需要判断是否要创建FactoryBean负责创建的Bean。

Bean的实例化过程getBean()再以后的文章中再介绍。

finishRefresh()——完成刷新

在这步主要是一些资源清理以及注册LifeCycleProcessorLifeCycleProcessor可以用来在 Spring 生命周期的refreshclose时触发回调。
并且发布Refresh的消息。

afterRefresh()——留给子类的钩子函数

在Application完成刷新后,SpringApplication给子类留了afterRefresh()的方法作为回调。

启动完成

启动完成后,stopWatch会记录下本次启动消费的时间。
然后向ApplicationRunListener发布started事件,说明已经启动就绪。

准备运行

启动完成后,正式运行前,SpringApplication还会执行用户定义的ApplicationRunnerCommandLineRunner两个接口中定义的run()方法。
在执行完成后,向ApplicationRunListener发布runing的消息。
至此,启动流程结束。

总结

本文旨在对SpringBoot启动流程各个步骤做一次梳理(本文的段落标题就是启动的各个步骤,不同等级的标题也含有方法前后调用的关系),并没有对每行代码做深入分析。如果感兴趣的读者可以对照流程自己分析一遍。

文章目录
  1. 1. 通过SpringApplication开始引导启动
  2. 2. new SpringApplication——创建引导启动的实例
  3. 3. run()——开始引导启动
    1. 3.1. new StopWatch()——创建计时器
    2. 3.2. configureHeadlessProperty()——配置Headless模式
    3. 3.3. SpringApplicationRunListener.start()——获取监听器,启动监听
    4. 3.4. prepareEnvironment()——准备环境,创建ConfigurableEnvironment对象
    5. 3.5. printBanner()——打印横幅
    6. 3.6. createApplicationContext()——创建应用程序上下文并加载Bean
    7. 3.7. prepareContext()——准备ApplicationContext
    8. 3.8. refreshContext()——刷新上下文
      1. 3.8.1. prepareRefresh()——准备刷新
      2. 3.8.2. prepareBeanFactory()——准备BeanFactory
      3. 3.8.3. postProcessBeanFactory()——后置处理BeanFactory
      4. 3.8.4. invokeBeanFactoryPostProcessors()——实例化并调用BeanFactoryPostProcessor
      5. 3.8.5. registerBeanPostProcessors()——注册Bean后置处理器
      6. 3.8.6. initMessageSource()——初始化MessageSource
      7. 3.8.7. initApplicationEventMulticaster()——初始化ApplicationEventMulticaster
      8. 3.8.8. onRefresh()——刷新应用程序
      9. 3.8.9. registerListeners()——注册监听器
      10. 3.8.10. finishBeanFactoryInitialzation()——初始化容器中的Bean
      11. 3.8.11. finishRefresh()——完成刷新
    9. 3.9. afterRefresh()——留给子类的钩子函数
    10. 3.10. 启动完成
    11. 3.11. 准备运行
  4. 4. 总结