spring boot解析

SpringBoot——启动流程

2023-02-23  本文已影响0人  小波同学

Spring Boot 概述

Build Anything with Spring Boot：**Spring Boot is the starting point for building all Spring-based applications. Spring Boot is designed to get you up and running as quickly as possible, with minimal upfront configuration of Spring.

上面是引自官网的一段话，大概是说： Spring Boot 是所有基于 Spring 开发的项目的起点。Spring Boot 的设计是为了让你尽可能快的跑起来 Spring 应用程序并且尽可能减少你的配置文件。

Spring Boot的核心功能

SpringBoot启动过程

springboot的启动经过了一些一系列的处理，我们先看看整体过程的流程图

1. 简述

Springboot 主程序类（主入口类）

/**
 * @SpringBootApplication来标注一个主程序类，说明这是一个SpringBoot应用
 */
@SpringBootApplication
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        //Spring应用启动
        SpringApplication.run(Application.class,args);
    }
}

SpringBoot启动分为注解和启动方法两个过程

2. @SpringBootApplication

Spring Boot应用标注在某个类上，说明这个类是SpringBoot的主配置类，SpringBoot就应该运行这个类的main方法来启动SpringBoot应用。

注解定义如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = {
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
    //......
}

进入@SpringBootApplication注解内，可见@SpringBootApplication=@SpringCofiguration+@EnableConfiguration+@ComponentScan

2.1 @SpringBootConfiguration

进入@SpringBootConfiguration注解内如下，可见@SpringBootConfiguration本身也是一种配置（@Configuration）

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
public @interface SpringBootConfiguration {

}

@Configuration的作用（定义一些可以被自动加载IOC容器的配置bean）：

@Configuration标注在类上，配置spring容器（应用上下文）。进入@Configuration注解里使用@Component，返回类型都会直接注册为bean(任何一个标注了@Bean的方法，其返回值都将作为一个bean定义注册到Spring的IOC容器)，所以@Configuration具有和@Component作用，因此@CompoenntScan都能处理@Configuration注解的类

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Component
public @interface Configuration {

    @AliasFor(annotation = Component.class)
    String value() default "";

}

2.2 @EnableAutoConfiguration（开启自动配置）

进入@EnableAutoConfiguration如下,使用@Import将所有满足条件的bean自动加载到IOC容器

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {

    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

    Class<?>[] exclude() default {};

    String[] excludeName() default {};

}

2.3 @ComponentScan（开启自动自动扫描）

自动扫描并加载符合条件的组件或者bean定义。默认扫描SpringApplication的run方法里class所有的包路径下文件

3. 启动方法 SpringApplication.run()

可以肯定的是，所有的标准的springboot的应用程序都是从run方法开始的

@SpringBootApplication
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class,args);
    }
}

进入run方法后，会 new 一个SpringApplication 对象，创建这个对象的构造函数做了一些准备工作，编号第2~5步就是构造函数里面所做的事情

public class SpringApplication {

    public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource,
            String... args) {
        return run(new Class<?>[] { primarySource }, args);
    }
    
    public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources,
            String[] args) {
        return new SpringApplication(primarySources).run(args);
    }
}

4、确定应用程序类型

在SpringApplication的构造方法内，首先会通过 WebApplicationType.deduceFromClasspath()； 方法判断当前应用程序的容器，默认使用的是Servlet 容器，除了servlet之外，还有NONE 和 REACTIVE （响应式编程）；

public class SpringApplication {

    public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
        this.resourceLoader = resourceLoader;
        Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
        this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
        this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
        setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(
                ApplicationContextInitializer.class));
        setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
        this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
    }
}

5、加载所有的初始化器

这里加载的初始化器是springboot自带初始化器，从从 META-INF/spring.factories 配置文件中加载的，那么这个文件在哪呢？自带有2个，分别在源码的jar包的 spring-boot-autoconfigure 项目 和 spring-boot 项目里面各有一个


spring.factories文件里面，看到开头是 org.springframework.context.ApplicationContextInitializer 接口就是初始化器了。


当然，我们也可以自己实现一个自定义的初始化器：实现 ApplicationContextInitializer接口既可

public class Initializer implements ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext> {

    @Override
    public void initialize(ConfigurableApplicationContext applicationContext) {
        ConfigurableEnvironment environment = applicationContext.getEnvironment();
        Map<String,Object> map = new HashMap<>();
        map.put("key1","value1");
        MapPropertySource mapPropertySource = new MapPropertySource("Initializer1", map);
        environment.getPropertySources().addLast(mapPropertySource);
        System.out.println("run Initializer1");
    }
}

注册初始化器，有以下三种方式

@SpringBootApplication
@MapperScan("com.yibo.source.code.mapper")//扫描Mapper接口
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication springApplication = new SpringApplication(Application.class);
        springApplication.addInitializers(new Initializer());
        springApplication.run();
    }
}

context.initializer.classes=com.yibo.source.code.initializer.Initializer

org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=com.yibo.source.code.initializer.Initializer

6、加载所有的监听器

加载监听器也是从 META-INF/spring.factories 配置文件中加载的，与初始化不同的是，监听器加载的是实现了 ApplicationListener 接口的类


自定义监听器也跟初始化器一样，依葫芦画瓢就可以了，这里不在举例；

7、设置程序运行的主类

deduceMainApplicationClass(); 这个方法仅仅是找到main方法所在的类，为后面的扫包作准备，deduce是推断的意思，所以准确地说，这个方法作用是推断出主方法所在的类；

public class SpringApplication {

    private Class<?> deduceMainApplicationClass() {
        try {
            StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();
            for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {
                if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {
                    return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());
                }
            }
        }
        catch (ClassNotFoundException ex) {
            // Swallow and continue
        }
        return null;
    }
}

8、开启计时器

程序运行到这里，就已经进入了run方法的主体了，第一步调用的run方法是静态方法，那个时候还没实例化SpringApplication对象，现在调用的run方法是非静态的，是需要实例化后才可以调用的，进来后首先会开启计时器，这个计时器有什么作用呢？顾名思义就使用来计时的嘛，计算springboot启动花了多长时间；关键代码如下：

// 实例化计时器
StopWatch stopWatch = new StopWatch(); 
// 开始计时
stopWatch.start();

run方法代码段截图


9、将java.awt.headless设置为true

这里将java.awt.headless设置为true，表示运行在服务器端，在没有显示器器和鼠标键盘的模式下照样可以工作，模拟输入输出设备功能。

做了这样的操作后,SpringBoot想干什么呢?其实是想设置该应用程序,即使没有检测到显示器,也允许其启动.对于服务器来说,是不需要显示器的,所以要这样设置.

方法主体如下：

private void configureHeadlessProperty() {
    System.setProperty(SYSTEM_PROPERTY_JAVA_AWT_HEADLESS, System.getProperty(
            SYSTEM_PROPERTY_JAVA_AWT_HEADLESS, Boolean.toString(this.headless)));
}

通过方法可以看到，setProperty()方法里面又有个getProperty()；这不多此一举吗？其实getProperty()方法里面有2个参数， 第一个key值，第二个是默认值，意思是通过key值查找属性值，如果属性值为空，则返回默认值 true；保证了一定有值的情况；

10、获取并启用监听器

这一步 通过监听器来实现初始化的的基本操作，这一步做了2件事情

11、设置应用程序参数

将执行run方法时传入的参数封装成一个对象


仅仅是将参数封装成对象，没啥好说的，对象的构造函数如下

public class DefaultApplicationArguments implements ApplicationArguments {

    private final Source source;

    private final String[] args;

    public DefaultApplicationArguments(String[] args) {
        Assert.notNull(args, "Args must not be null");
        this.source = new Source(args);
        this.args = args;
    }
}

那么问题来了，这个参数是从哪来的呢？其实就是main方法里面执行静态run方法传入的参数，


12、准备环境变量

准备环境变量，包含系统属性和用户配置的属性，执行的代码块在 prepareEnvironment 方法内


打了断点之后可以看到，它将maven和系统的环境变量都加载进来了


13、忽略bean信息

这个方法configureIgnoreBeanInfo() 这个方法是将 spring.beaninfo.ignore 的默认值值设为true，意思是跳过beanInfo的搜索，其设置默认值的原理和第7步一样；

public class SpringApplication {

    private void configureIgnoreBeanInfo(ConfigurableEnvironment environment) {
        if (System.getProperty(
                CachedIntrospectionResults.IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME) == null) {
            Boolean ignore = environment.getProperty("spring.beaninfo.ignore",
                    Boolean.class, Boolean.TRUE);
            System.setProperty(CachedIntrospectionResults.IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME,
                    ignore.toString());
        }
    }
}

当然也可以在配置文件中添加以下配置来设为false

spring.beaninfo.ignore=false

目前还不知道这个配置的具体作用

14、打印 banner 信息

显而易见，这个流程就是用来打印控制台那个很大的spring的banner的，就是下面这个东东


那他在哪里打印的呢？他在 SpringBootBanner.java 里面打印的，这个类实现了Banner 接口，

而且banner信息是直接在代码里面写死的；

有些公司喜欢自定义banner信息，如果想要改成自己喜欢的图标该怎么办呢，其实很简单,只需要在resources目录下添加一个 banner.txt 的文件即可，txt文件内容如下

////////////////////////////////////////////////////////////////////
//                          _ooOoo_                               //
//                         o8888888o                              //
//                         88" . "88                              //
//                         (| ^_^ |)                              //
//                         O\  =  /O                              //
//                      ____/`---'\____                           //
//                    .'  \\|     |//  `.                         //
//                   /  \\|||  :  |||//  \                        //
//                  /  _||||| -:- |||||-  \                       //
//                  |   | \\\  -  /// |   |                       //
//                  | \_|  ''\---/''  |   |                       //
//                  \  .-\__  `-`  ___/-. /                       //
//                ___`. .'  /--.--\  `. . ___                     //
//              ."" '<  `.___\_<|>_/___.'  >'"".                  //
//            | | :  `- \`.;`\ _ /`;.`/ - ` : | |                 //
//            \  \ `-.   \_ __\ /__ _/   .-` /  /                 //
//      ========`-.____`-.___\_____/___.-`____.-'========         //
//                           `=---='                              //
//      ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^        //
//             佛祖保佑          永无故障         永不修改             //
////////////////////////////////////////////////////////////////////

一定要添加到resources目录下，别加错了


只需要加一个文件即可，其他什么都不用做，然后直接启动springboot，就可以看到效果了


15、创建应用程序的上下文

实例化应用程序的上下文， 调用 createApplicationContext() 方法，这里就是用反射创建对象，没什么好说的；


16、实例化异常报告器

异常报告器是用来捕捉全局异常使用的，当springboot应用程序在发生异常时，异常报告器会将其捕捉并做相应处理，在spring.factories 文件里配置了默认的异常报告器，


需要注意的是，这个异常报告器只会捕获启动过程抛出的异常，如果是在启动完成后，在用户请求时报错，异常报告器不会捕获请求中出现的异常。


接下来我们自己配置一个异常报告器来玩玩；

MyExceptionReporter.java 继承 SpringBootExceptionReporter 接口

import org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter;
import org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext;
 
public class MyExceptionReporter implements SpringBootExceptionReporter {
 
 
    private ConfigurableApplicationContext context;
    // 必须要有一个有参的构造函数，否则启动会报错
    MyExceptionReporter(ConfigurableApplicationContext context) {
        this.context = context;
    }
 
    @Override
    public boolean reportException(Throwable failure) {
        System.out.println("进入异常报告器");
        failure.printStackTrace();
        // 返回false会打印详细springboot错误信息，返回true则只打印异常信息 
        return false;
    }
}

在 spring.factories 文件中注册异常报告器

# Error Reporters 异常报告器
org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter=\
com.spring.application.MyExceptionReporter

接着我们在application.yml 中 把端口号设置为一个很大的值，这样肯定会报错，

server:
  port: 80828888

启动后，控制台打印如下图


17、准备上下文环境

这里准备的上下文环境是为了下一步刷新做准备的，里面还做了一些额外的事情；


17.1、实例化单例的beanName生成器

在 postProcessApplicationContext(context); 方法里面。使用单例模式创建 了BeanNameGenerator 对象，其实就是beanName生成器，用来生成bean对象的名称

17.2、执行初始化方法

初始化方法有哪些呢？还记得第3步里面加载的初始化器嘛？其实是执行第3步加载出来的所有初始化器，实现了ApplicationContextInitializer 接口的类

17.3、将启动参数注册到容器中

这里将启动参数以单例的模式注册到容器中，是为了以后方便拿来使用，参数的beanName 为 ：springApplicationArguments

18、刷新上下文

刷新上下文已经是spring的范畴了，自动装配和启动 tomcat就是在这个方法里面完成的，还有其他的spring自带的机制在这里就不一一细说了。

19、刷新上下文后置处理

afterRefresh 方法是启动后的一些处理，留给用户扩展使用，目前这个方法里面是空的，

public class SpringApplication {

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

20、结束计时器

到这一步，springboot其实就已经完成了，计时器会打印启动springboot的时长


在控制台看到启动还是挺快的，不到2秒就启动完成了；


21、发布上下文准备就绪事件

告诉应用程序，我已经准备好了，可以开始工作了


22、执行自定义的run方法

这是一个扩展功能，callRunners(context, applicationArguments) 可以在启动完成后执行自定义的run方法；有2中方式可以实现：

接下来我们验证一把，为了方便代码可读性，我把这2种方式都放在同一个类里面

import org.springframework.boot.ApplicationArguments;
import org.springframework.boot.ApplicationRunner;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.stereotype.Component;
 
/**
 * 自定义run方法的2种方式
 */
@Component
public class MyRunner implements ApplicationRunner, CommandLineRunner {
 
    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
        System.out.println(" 我是自定义的run方法1，实现 ApplicationRunner 接口既可运行"        );
    }
 
    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        System.out.println(" 我是自定义的run方法2，实现 CommandLineRunner 接口既可运行"        );
    }
}

其实了解springboot启动原理对开发人员还是有好处的，至少你知道哪些东西是可以扩展的，以及怎么扩展，它的内部原理是怎么做的； 但是这里只是列出了启动过程，并不涉及到全部，源码是很负杂，记得一个大牛说过：“我们看源码的时候，只能通过联想或猜测作者是怎么想的，并且小心验证，就像我们小时候学古诗一样，也只能去猜测古人的想法，拿道德经来说，每个人读完后都有不同的看法，这就需要见仁见智了”；

参考：
https://blog.csdn.net/weixin_44947701/article/details/124055713

https://www.cnblogs.com/enhance/p/16988798.html

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