都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Java_fenxiang/article/details/148021410

一. 前言

前段时间体验了几个开源的开发框架，发现他们的亮点主要集中在启动快，内存低上面。

随之回想 SpringBoot ，发现自己并不能准确的说出 SpringBoot 启动慢的详细原因，所以才有了这篇文章。

来，让我们详细的理解一下，SpringBoot 启动这么慢，是做了什么？

二. 宏观路线

先来选择一个最简单的 MVC 项目，来看一下时间轴：

都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？_初始化

其中耗时最多的是我标注的：prepareEnvironment 和 refreshContext
这段代码是 Spring 启动类里面的代码，这里简单列一下：

public void run(String... args) {
    // 3. 触发启动开始事件
    listeners.starting();

    // 4. 准备应用运行环境
    // 包括：加载配置、设置profile、系统环境变量等
    ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);

    // 7. 创建应用上下文
    // 根据应用类型(Web/普通)创建不同的上下文
    context = createApplicationContext();

    // 8. 准备应用上下文
    // 包括：设置环境、注册初始化器、加载source、处理前置处理器等
    prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);

    // 9. 刷新应用上下文
    refreshContext(context);

    // 13. 触发上下文启动完成事件
    listeners.started(context);

    // 14. 执行所有注册的运行器(ApplicationRunner和CommandLineRunner)
    callRunners(context, applicationArguments);

    // 15. 触发应用运行事件
    listeners.running(context);
}

三. 看一下细节

3.1 各环节做了什么这么慢

prepareEnvironment 部分：

都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？_初始化_02

这里我专门做了一些简单的配置，可以看到这些对启动的影响微乎其微 (这里先不考虑 Cloud 取配置)

其实可以理解，在不获取远程配置的情况下，整个过程中无非就是内存里面的处理

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来对着源码来看一下：

// 根据应用类型创建基础环境对象  
ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();  

// 环境配置 : 设置profile和处理启动参数  
configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());  

// 高级环境注入 : 增强属性源，提供更灵活的配置解析  
// - 特殊的环境绑定 ： 驼峰 ，下划线等
// - 自动进行属性类型转换
// - 复杂的嵌套属性解析 ， 占位符 $ 的变量替换
// - 各种优先级相关
ConfigurationPropertySources.attach(environment);  

// 触发环境准备事件，允许监听器处理  
listeners.environmentPrepared(environment);  

// 将环境配置绑定到SpringApplication  
bindToSpringApplication(environment);  

// 返回配置完成的环境对象  
return environment;

refreshContext 部分：

可以看到，refreshContext 部分才是大头，这里就是 Bean 加载创建最核心的流程，我们一般知道的 doGetBean 和 populateBean 就是在这个环节中进行的：

都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？_加载_03

最耗时的三个地方：

BeanFactory后置处理器：这个是由于 Spring 做Bean管理的时候，大量用到了这类对象

初始化Web容器：这能理解，创建 Web 容器，Tomcat 等处理都是要耗时的

结束初始化单例Bean ：这就是 Bean 创建的主流程，当然也会很慢

// 前置刷新上下文环境  
this.prepareRefresh();

// 获取freshBeanFactory，初始化BeanFactory  
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();  
    
// 配置BeanFactory的标准属性  
this.prepareBeanFactory(beanFactory);  
// 提供子类扩展BeanFactory的机会  
this.postProcessBeanFactory(beanFactory);  
        
// 执行BeanFactory后置处理器  
this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);  
        
// 注册Bean后置处理器  
this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);  
        
// 初始化消息源  
this.initMessageSource();  
        
// 初始化应用事件广播器  
this.initApplicationEventMulticaster();  
        
// 提供子容器刷新的扩展点  
this.onRefresh();  
        
// 注册监听器  
this.registerListeners();  
        
// 初始化所有非懒加载单例Bean  
this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);  
        
// 完成刷新，发布容器刷新事件  
this.finishRefresh();

3.2 空项目如此，如果是加上各种依赖的生产级项目呢 ?

生产级项目的分析和上面的是完全不一样的，生产级的复杂度远超单一的小项目，这也是导致大家认为： Spring 启动太慢了。

我贴了一个我这边启动中规中矩的一个项目的处理栈，整个大概花了 35s , 来分析一下：

都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？_初始化_04

场景一：多容器环境 (反复创建容器)

都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？_时间戳_05

就像 SpringApplication.run() 方法，在主应用启动和 Cloud BootStrap 启动的时候都会分别加载一次
也就是说环境会被整个执行多次，那么创建不同环境的耗时是很大的

场景二：配置侧的环境 Listener (资源文件的读取)

都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？_初始化_06

这里不能理解为我们通常用的某个Listener 的操作，监听个什么东西什么的

这里的环境 Listener 是为了加载 BootStrap 等复杂流程

或者你可以理解为这里是为了开启 Cloud 的配置加载，也就是初始 Bootstrap上下文，加载外部配置

ApplicationEnvironmentPreparedEvent 有很多很复杂的 Listener 在监听

ConfigFileApplicationListener ：

用于加载外部文件

SpringBootServletInitializer ：

用于 Servlet容器集成

BootstrapApplicationListener ：

初始化 SpringCloud 到的配置

都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？_加载_07

场景三：大量的 doRefrsh() Bean 的加载 (重复读资源)

都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？_初始化_08

一个10万行代码的小项目，反反复复的触发了40多次 refresh() ，要知道这个环节要执行近10项大型处理流程

每一次循环都会触发大量的 Listner 和 PostProcessor 以及 Aware 操作

场景四：各种 Bean 的加载 (大量 Bean)

这个是一大根源，(由于统计时间的逻辑不够严谨，所以Bean处理的时间被分摊到 prepareRefresh 中了)

都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？_初始化_09

场景五 : 第三方组件 Client 的创建 (连接第三方)

以 Redis 为例，创建 Client 的过程也消耗了大量的时间

同理 MySQL , 因为创建 Client 的时候就会创建连接，有的甚至于会创建连接池

都说 SpringBoot 启动慢，知道慢在哪吗？_加载_10

四. 贴一下统计的源码

大部分时间都用来写这了，感觉还行，在 IDEA 里面进行 DEBUG 就行：

S1 : 在需要记录的位置运行断点 Log ：StopWatchExpand.start("Bean","开始-创建RedisClient")

S2 : 结束后执行： StopWatchExpand.start("主线","全部完成"); StopWatchExpand.stop();

package com.gang.start;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 检测程序片段运行时间拓展
 */
publicclass StopWatchExpand {

    /**
     * 存储时间节点的静态集合
     */
    privatestatic List<TaskEntry> taskEntries = new ArrayList<>();

    /**
     * 开启计时
     *
     * @param processLine 流程线
     * @param node        节点行为
     * @return 提示字符串
     */
    public static String start(String processLine, String node) {
        try {
            // 获取调用的类和方法信息
            StackTraceElement[] stackTrace = Thread.currentThread().getStackTrace();
            // 注意: stackTrace[2]是调用start方法的方法
            String callerClass = stackTrace[2].getClassName().substring(
                    stackTrace[2].getClassName().lastIndexOf(".") + 1
            );
            String callerMethod = stackTrace[2].getMethodName();

            // 记录当前时间戳
            long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();

            // 将流程线、节点行为、调用类、调用方法和时间戳保存到集合
            taskEntries.add(new TaskEntry(processLine, node, callerClass, callerMethod, currentTimeMillis));

            return String.format("[ 流程: %s | 节点: %s | 调用类: %s | 调用方法: %s ] 监测到达时间: %s",
                    processLine, node, callerClass, callerMethod, formatTimestamp(currentTimeMillis));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return"执行异常: " + node;
        }
    }

    /**
     * 结束计时并记录统计
     */
    public static void stop() {
        logStatistics();
        // 清空记录，防止跨调用干扰
        taskEntries.clear();
    }

    /**
     * 打印所有任务的时间节点以及间隔时间和百分比
     */
    private static void logStatistics() {
        if (taskEntries.isEmpty()) {
            return;
        }

        // 1. 预处理：计算最大节点行为长度和最大流程行长度
        int maxNodeLength = taskEntries.stream()
                .map(entry -> entry.getNode().length())
                .max(Integer::compare)
                .orElse(30); // 默认最小宽度为30

        // 保证processLine长度为10
        int processLineWidth = 10;
        int classNameWidth = 30;
        int methodNameWidth = 30;

        // 2. 创建格式化模板，使用动态宽度
        String headerFormat = "%-" + (maxNodeLength + 10) + "s |%-" + processLineWidth + "s | %-" + classNameWidth + "s | %-" + methodNameWidth + "s | %-9s | %-12s | %-24s | %-30s\n";
        String rowFormat = "%-" + processLineWidth + "s |%-" + (classNameWidth+4) + "s | %-" + (methodNameWidth+4) + "s |%-11d ms | %-13.2f%% | %-31d ms | %-30d ms\n";

        // 3. 计算总时长：从第一个节点到最后一个节点的时间差
        long startTime = taskEntries.get(0).getTimeMillis();
        long endTime = taskEntries.get(taskEntries.size() - 1).getTimeMillis();
        long totalDuration = endTime - startTime;

        // 4. 构建日志字符串
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("--------------------------------------------------------------------------------------------------\n");
        sb.append("时间节点统计:\n");
        sb.append("--------------------------------------------------------------------------------------------------\n");

        // 5. 使用动态宽度的格式化模板打印表头
        sb.append(String.format(headerFormat,
                "节点行为", "流程", "调用类", "调用方法", "节点耗时", "占比", "相对总初始节点时间戳",
                "相对当前流程初始节点时间戳"));
        sb.append("--------------------------------------------------------------------------------------------------\n");

        // 6. 遍历并格式化每一行
        for (int i = 0; i < taskEntries.size(); i++) {
            TaskEntry entry = taskEntries.get(i);

            // 填充processLine到固定长度
            String processLine = String.format("%-" + processLineWidth + "s",
                    entry.getProcessLine().length() > processLineWidth
                            ? entry.getProcessLine().substring(0, processLineWidth)
                            : entry.getProcessLine());

            // 截断或填充调用类和方法名
            String callerClass = padString(entry.getCallerClass(), classNameWidth);
            String callerMethod = padString(entry.getCallerMethod(), methodNameWidth);

            String node = padChineseNode(entry.getNode(), maxNodeLength + 10);
            long taskTimeMillis = entry.getTimeMillis();

            // 7. 计算时间相关指标
            long interval = (i == 0) ? 0 : (taskTimeMillis - taskEntries.get(i - 1).getTimeMillis());
            double intervalPercentage = totalDuration > 0 ? ((double) interval / totalDuration) * 100 : 0.0;

            long relativeToInitial = taskTimeMillis - startTime;
            long relativeToCurrentProcess = (i == 0) ? 0 : (taskTimeMillis - startTime);

            // 8. 使用动态宽度的格式化模板打印每一行
            sb.append("| ");
            sb.append(node);
            sb.append("   |");
            sb.append(String.format(rowFormat,
                    processLine,
                    callerClass,
                    callerMethod,
                    interval,
                    intervalPercentage,
                    relativeToInitial,
                    relativeToCurrentProcess));
        }

        sb.append("---------------------------------------------------------------\n");

        // 9. 输出到日志
        System.out.println(sb);
    }

    /**
     * 格式化时间戳为字符串
     *
     * @param timestamp 时间戳
     * @return 格式化后的字符串
     */
    private static String formatTimestamp(long timestamp) {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");
        return sdf.format(timestamp);
    }

    /**
     * 填充或截断字符串到指定长度
     */
    private static String padString(String input, int length) {
        if (input == null) input = "";
        if (input.length() > length) {
            return input.substring(0, length);
        }
        return String.format("%-" + length + "s", input);
    }

    /**
     * 处理中文节点的填充
     */
    private static String padChineseNode(String node, int maxNodeLength) {
        int width = 0;
        StringBuilder result = new StringBuilder();

        for (char c : node.toCharArray()) {
            int charWidth = (c >= 0x4E00 && c <= 0x9FA5) ||
                    (c >= 'a' && c <= 'z') ||
                    (c >= 'A' && c <= 'Z') ?
                    ((c >= 0x4E00 && c <= 0x9FA5) ? 2 : 1) : 0;

            if (width + charWidth > maxNodeLength) {
                break;
            }

            if (charWidth > 0) {
                result.append(c);
                width += charWidth;
            }
        }

        while (width < maxNodeLength) {
            result.append(" ");
            width++;
        }

        return result.toString();
    }

    /**
     * 任务条目类，增加调用类和调用方法字段
     */
    privatestaticclass TaskEntry {
        private String processLine;   // 流程线
        private String node;           // 节点行为
        private String callerClass;    // 调用类
        private String callerMethod;   // 调用方法
        privatelong timeMillis;       // 时间戳

        public TaskEntry(String processLine, String node, String callerClass, String callerMethod, long timeMillis) {
            this.processLine = processLine;
            this.node = node;
            this.callerClass = callerClass;
            this.callerMethod = callerMethod;
            this.timeMillis = timeMillis;
        }

        // 增加getter方法
        public String getProcessLine() { return processLine; }
        public String getNode() { return node; }
        public String getCallerClass() { return callerClass; }
        public String getCallerMethod() { return callerMethod; }
        public long getTimeMillis() { return timeMillis; }
    }

    // 可选的main方法，用于测试
    public static void main(String[] args) {
        // 测试用例
        start("测试流程", "开始处理");
        try {
            Thread.sleep(100); // 模拟处理时间
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        start("测试流程", "处理中");
        try {
            Thread.sleep(50); // 模拟处理时间
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        stop();
    }
}