SpringBoot初始化过程核心源码剖析

已于 2023-01-08 17:22:30 修改
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文章标签： spring boot spring java
于 2022-12-28 22:55:16 首次发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/JAVA_EE_J/article/details/128474873
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本文详细解析了SpringBoot项目的启动过程，包括核心启动类的作用、SpringApplication.run方法的工作原理、构造方法执行流程以及run方法的具体步骤。介绍了如何加载配置、初始化上下文环境，并深入探讨了自动配置的实现机制。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

前言

首先我们启动一个SpringBoot项目是怎么启动的？是依着Main方法中的SpringApplication.run(args);这个方法来进行启动的，很多人都对这个有点误解，以为是@SpringBootApplication赋予的超能力，所以就让Main方法成了SpringBoot启动类，我们下面就来刨析在我们的SpringBoot启动的过程中，经过了哪些步骤为什么在类上写个注解就能将其注入到Spring容器当中，以及说我们的自动配置是怎样实现的等等；
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核心启动类

Main方法启动的时候调用了SpringApplication类的run方法，然而在这个Run方法执行的时候其实需要传递两个参数，第一个参数是当前的核心启动类的class，第二个是在调用Main方法时有可能是传递了一些参数的，所以也一并传过来；
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在SpringApplication调用的这个两参run静态方法中，又进行调用了另一个重载run方法，然而在这个方法中，就略有些不同了，在这个方法中主要是做了两件事，第一是实例化当前的SpringApplication并且调用了他的有参构造，将我们的核心启动类传进去了；第二是调用了重载的run方法并且返回（我们项目中的所有需要注入到IOC容器的类、自动配置都是在这个方法中被调用执行的）；
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构造方法执行过程刨析

在进行调用单参数构造方法后，在方法中又进行调用重载的里两参数构造方法，并且将resourceLoader（资源加载器）设置为空；

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进入这个两参数构造方法之后就能够看到SpringBoot在初始化SpringApplication所做的一些事情；

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分为七步：

  1. 第一就是设置资源加载器；

  2. 第二断言加载资源（传进来的核心启动类）不能为空；

  3. 第三将核心启动类用List进行装载；

  4. 第四推断应用类型，推断应用类型之后，后面会根据初始化对应的环境，常用的环境一般都是Servlet环境，当然也有响应式，但是用的较少；

    总共有三种类型的应用如图所示：NONE、SERVLET、REACTIVE；其中我们常用的是SERVLET；
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  5. 第五初始化classpath下MATE-INF/spring.factories中已经配置的ApplicationContextInitalizer上下文监听器；

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    1. 第一步是拿到类的加载器；

    2. 第二步是通过指定的类加载器，调用SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames方法从所有的MATE-INF/spring.factories文件获取为type.class这个全限定名下的Value，并且将它转为Set集合装起来（去重）；

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    3. 创建Spring工厂实例，其实也就是说，将上方所获取到的所有需要的一些监听器全限定名，以反射的形式进行生成实例对象；
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      )]

    4. 对Spring工厂中的一些实例对象进行排序（并且判断如果Order注解则优先级高些）；

  6. 第六初始化classpath下MATE-INF/spring.factories中中所有已经配置ApplicationListener监听器；

    以上方第五步相同的方式进行获取；

  7. 第七根据调用栈推断出来Main方法的类名；

run方法执行过程刨析

因为太长了，图片不清晰，直接上代码！！！

/**
 *
 * 【这个方法主要是做两件事：
 *        1：加载ConfigurableApplicationContext上下文环境；
 *        2：完成一些Bean对象的创建
 *     】
 *
 * Run the Spring application, creating and refreshing a new
 * {@link ApplicationContext}.
 * @param args the application arguments (usually passed from a Java main method)
 * @return a running {@link ApplicationContext}
 * 运行Spring应用，并刷新一个新的 ApplicationContext（Spring的上下文（说白了就是各项配置））
 * ConfigurableApplicationContext 是 ApplicationContext 接口的子接口，在 ApplicationContext基础上
 * 增加了配置上下文的工具。ConfigurableApplicationContext是容器的高级接口
 */
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
   //记录程序运行时间（计时器）
   StopWatch stopWatch = new StopWatch();
   stopWatch.start();
   //ConfigurableApplication Sping 的上下文
   ConfigurableApplicationContext context = null;
   Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
   configureHeadlessProperty();
   //1.获取并且启动监听器
   SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
   //对SpringApplicationRunListeners中所有所包含的监听器进行启动
   listeners.starting();
   try {
      ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
      //2.构造应用上下文环境
      ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
      //处理需要忽略的Bean
      configureIgnoreBeanInfo(environment);
      //打印Banner  也就是启动的时候打印的那个Spring
      Banner printedBanner = printBanner(environment);
      //3.使用多态的形势来初始化上下文，并将初始化完的上下文赋予变量context
      context = createApplicationContext();
      //实例化SpringBootExceptionReporter.class 用来支持报告关于启动的错误
      //调用getSpringFactoriesInstances方法来找到键名为SpringBootExceptionReporter全路径名的Value，并且进行实例化
      exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
            new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
      //4.刷新应用上下文前的准备阶段
      prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
      //5.刷新应用上下文
      refreshContext(context);
      //6.刷新应用上下文后的扩展接口
      afterRefresh(context, applicationArguments);
      //时间记录停止
      stopWatch.stop();
      if (this.logStartupInfo) {
         new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
      }
      listeners.started(context);
      callRunners(context, applicationArguments);
   }
   catch (Throwable ex) {
      handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
      throw new IllegalStateException(ex);
   }

   try {
      listeners.running(context);
   }
   catch (Throwable ex) {
      handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
      throw new IllegalStateException(ex);
   }
   return context;
}

在Run方法中主要的几步是：

  1. 获取并且启动监听器；

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  2. 构建应用上下文环境；

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    构建上下文环境将环境都统一起来，例如像本机的环境，自定义的配置环境这些；

    1. 创建并且配置相应的环境；

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    2. 根据用户配置，配置Environment系统环境，例如机器的名称等等；

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    3. 启动相应的监听器，在启动的所有监听器中有一个非常重要 ConfigFileApplicationListener 这个监听器就是加载项目配置文件的监听器；

  3. 使用多态的形式来初始化上下文，并将初始化完的上下文赋予变量Context；

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  4. 刷新应用上下文前的准备阶段（重点）；

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    1. 设置容器环境；

    2. 执行容器后置处理器；

    3. 将之前构造方法实例化的监听器进行启动；

    4. 向各个监听器发送容器已准备好的事件，告诉所有监听器有需要执行的方法即可执行；

    5. 将Main函数的args参数封装成单例Bean，注册进IOC容器

    6. 加载核心启动类，将核心启动类注入到IOC容器当中去，sources.toArray(newObject[0])，其实取出来的就是核心启动类

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      1. 加载各种读取器，如注解、XML、将这些读取器准备好；方法中New了一个BeanDefintitionLoader()

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      2. 再次调用重载的无参load方法；

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        1. 在这个方法中判断了核心启动类上是否存在@Component注解，为什么能够进来，因为 核心启动类中的注解关系是这样的 @SpringBootApplication -> @SpringBootConfiguration -> @Configuration -> @Component，是这种组合的关系所以判断成立；

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          BeanDefinitionMap存储内部细节，其实这个就是IOC容器存储原理；位置是在DefaultListableBeanFactory类中的registerBeanDefinition方法

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    7. 在最后发布容器已经加载事件提醒其他的监听器；

  5. 刷新上下文（重点）；

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    在这里首先是断言了是否实例化了参数，然后调用了AbstractApplicationContext类中的refresh方法

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    别跟错了，这个是COnfigurationClassPostProcessor类中的postProcessBeanDefinitionRegistry方法

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    在这里我们使用DEBUG模式可以发现拿到所有Bean的候选名称中是包含imApplication的这也就说明核心启动类已经是被注册进IOC容器中的了；

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    中间是些排序没必要多看，直接看下面这个parse方法；

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    接下来调用了parse方法，parse方法主要目的是对核心启动类进行了解析；

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    在parse方法当中调用了processConfigurationClass；

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    绕了一大圈，重点来了！！！

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    调用了ComponentScanAnnotationParser类中的parse方法，这个parse方法中就是对注解的一些属性进行解析（图片是在方法后半段）；

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    最终方法调用了一个doScan方法，在这个方法中获取当前项目中所有需要进行自动配置的类，并且将这些类都封装成BeanDefinitionHolder类型并且注册到IOC容器当中去；

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    这里的逻辑都差不多了，我们退回到ConfigurationClassParser类中的doProcessConfigurationClass方法中；

    我们要进入的是getImports方法别搞错了；

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    在这里调用了collectImports方法；这个方法是获取所有使用了Import导入的一些类，然后将这些类进行加载；譬如：SpringBoot自动配置的原理AutoConfigurationImportSelector.class就是这样导入进来的；

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    在这里使用了一个递归算法，通过获取某个类或注解下的所有注解，利用类或注解下某项注解的全限定名，来进行与@Import注解全限定名匹配，如果成功则将该注解添加到imports类中，在这些类中，其中核心启动类包含两个这样的@Import注解，自动配置AutoConfigurationImportSelector.class也是这样导入进来的；

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    我们现在回到ConfigurationClassParser的parse方法中，看看process方法执行了什么；

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    看到这个getImports方法想必看过SpringBoot自动配置的朋友们应该很熟悉了吧，这个就是自动配置原理的入口；

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    在这个getImports方法中他又调用了process方法；

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    在这个process方法中主要做了几件事：

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    1. 调用了getAutoConfigurationEntry方法得到自动配置类放入autoConfigurationEntry对象中

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    2. 再次封装了自动配置类的autoConfigurationEntry对象将其组装进autoConfigurationEntries集合中

    3. 遍历刚获取到的自动配置类，将这些符合条件的自动配置类作为值放入到entries集合中；

    这个方法已经解析完成，我们回到getImports方法中；

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    在这个方法中对autoConfigurationEntries这个集合进行排除以及对标有@Order注解的自动配置类进行排序

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    在这里可以看到所有的生效的自动配置类，但是有个问题是，他确实获取到了，在这过程中好像并没有看到它什么时候注册到IOC容器中去；

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    真正将自动配置类导入到IOC容器中的方法

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    这个第五步到这就结束了；
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    真正将自动配置类导入到IOC容器中的方法

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    这个第五步到这就结束了；

  6. 刷新应用上下文后的扩展接口；

    这个其实是个空实现，它的作用其实就是做一个类似后置处理器，给程序员做扩展功能的，如果需要进行扩展就重写这个方法即可；
    在这里插入图片描述

Netty.
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