SpringBoot启动流程

Java SpringBoot

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

  StopWatch是springframework.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SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()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contextPrepared和contextLoaded。

  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,systemProperties和systemEnvirnoment。

  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（session和request）。

  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$CachingMetadataReaderFactoryPostProcessor,ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer$ConfigurationWarningsPostProcessor和ConfigFileApplicationListener$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BeanFactory和BeanDefinitionRegistry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()在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LifeCycleProcessor。LifeCycleProcessor可以用来在 Spring 生命周期的refresh和close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ApplicationRunner和CommandLineRunner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。如果感兴趣可以对照流程自己分析一遍。另外，在贴一份整理的不错的流程图帮助大家加深印象。