SpringBoot启动流程分析4--run方法之createApplicationContext()方法

SpringBoot启动流程分析4–run方法之createApplicationContext()方法

一、概述

源码基于SpringBoot 2.7.xx版本

1.1 简介

根据web的类型使用ApplicationContextFactory进行创建应用上下文–ConfigurableApplicationContext。

对于后面的所有操作都是以该应用上下文为准,包括@Bean、@Component、@ComponentScan等等。
该方法创建了AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext类,也就是所说的应用上下文ApplicationContext,
同时也触发了GenericApplicationContext类的构造函数,从而IoC容器–DefaultListableBeanFactory也创建了。

  • ApplicationContext 就是我们熟悉的应用上下文(也有人称之为容器,都可以,看个人爱好和理解)
  • DefaultListableBeanFactory 就是我们所说的IoC容器的真实面孔了。

细细感受下上下文和容器的联系和区别,对于我们理解源码有很大的帮助。在系列文章中,我们也是将应用上下文和IoC容器严格区分开来的。

1.2 名词解释

  • 应用上下文–ApplicationContext
    可以理解成IoC容器的高级表现形式,应用上下文确实是在IoC容器的基础上丰富了一些高级功能。
  • IoC容器–DefaultListableBeanFactory
    应用上下文有一个属性beanFactory,就是IoC容器–DefaultListableBeanFactory,他们之间是持有和扩展的关系。
    在这里插入图片描述

二、详解

2.1 根据应用类型创建应用上下文

public class SpringApplication {

    protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
        // 根据web的类型使用进行创建ApplicationContext
        return this.applicationContextFactory.create(this.webApplicationType);
    }
}

和创建应用上下文环境类似,创建应用上下文根据webApplicationType进行创建

class DefaultApplicationContextFactory implements ApplicationContextFactory {

    @Override
    public ConfigurableApplicationContext create(WebApplicationType webApplicationType) {
        try {
            return getFromSpringFactories(webApplicationType, ApplicationContextFactory::create,
                    AnnotationConfigApplicationContext::new);
        } catch (Exception ex) {
            throw new IllegalStateException("Unable create a default ApplicationContext instance, "
                    + "you may need a custom ApplicationContextFactory", ex);
        }
    }

    private <T> T getFromSpringFactories(WebApplicationType webApplicationType,
                                         BiFunction<ApplicationContextFactory, WebApplicationType, T> action, Supplier<T> defaultResult) {
        // ApplicationContextFactory默认加载的实现类为
        // AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext.Factory
        // AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext.Factory
        // 根据webApplicationType创建为AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext
        org.springframework.boot.web.servlet.context.AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext.Factory
        for (ApplicationContextFactory candidate : SpringFactoriesLoader.loadFactories(ApplicationContextFactory.class,
                getClass().getClassLoader())) {
            T result = action.apply(candidate, webApplicationType);
            if (result != null) {
                return result;
            }
        }
        return (defaultResult != null) ? defaultResult.get() : null;
    }
}

spring.factories的配置:

# Application Context Factories
org.springframework.boot.ApplicationContextFactory=\
org.springframework.boot.web.reactive.context.AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext.Factory,\
org.springframework.boot.web.servlet.context.AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext.Factory

2.2 创建应用上下文详解

创建应用上下文–AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext

public class AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext extends ServletWebServerApplicationContext
        implements AnnotationConfigRegistry {

    private final AnnotatedBeanDefinitionReader reader;

    private final ClassPathBeanDefinitionScanner scanner;

    // 创建ApplicationContext,会调用父类构造器GenericApplicationContext()创建IoC容器--DefaultListableBeanFactory
    public AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext() {
        // 创建AnnotatedBeanDefinitionReader时会将一些BeanFactoryPostProcessor、BeanPostProcessor、ListenerFactory注册
        // 进beanFactory中的beanDefinitionMap中,例如比较重要的ConfigurationClassPostProcessor、DefaultEventListenerFactory
        this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);
        this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
    }
}

创建IoC容器–DefaultListableBeanFactory

AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext --> ServletWebServerApplicationContext -->
GenericWebApplicationContext

public class GenericApplicationContext extends AbstractApplicationContext implements BeanDefinitionRegistry {

    private final DefaultListableBeanFactory beanFactory;

    // 创建IoC容器--DefaultListableBeanFactory
    public GenericApplicationContext() {
        this.beanFactory = new DefaultListableBeanFactory();
    }
}

创建AnnotatedBeanDefinitionReader

AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext --> AnnotatedBeanDefinitionReader

public class AnnotatedBeanDefinitionReader {

    public AnnotatedBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry, Environment environment) {
        Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");
        Assert.notNull(environment, "Environment must not be null");
        this.registry = registry;
        this.conditionEvaluator = new ConditionEvaluator(registry, environment, null);
        // 注入注解相关的后置处理器
        AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry);
    }
}

注入注解相关的后置处理器–ConfigurationClassPostProcessor、AutowiredAnnotationBeanPostProcessor、CommonAnnotationBeanPostProcessor、
EventListenerMethodProcessor

注入DefaultEventListenerFactory

AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext --> AnnotatedBeanDefinitionReader --> AnnotationConfigUtils

public abstract class AnnotationConfigUtils {

    /**
     * The bean name of the internally managed Configuration annotation processor.
     */
    public static final String CONFIGURATION_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME =
            "org.springframework.context.annotation.internalConfigurationAnnotationProcessor";

    public static void registerAnnotationConfigProcessors(BeanDefinitionRegistry registry) {
        registerAnnotationConfigProcessors(registry, null);
    }

    public static Set<BeanDefinitionHolder> registerAnnotationConfigProcessors(
            BeanDefinitionRegistry registry, @Nullable Object source) {

        DefaultListableBeanFactory beanFactory = unwrapDefaultListableBeanFactory(registry);
        if (beanFactory != null) {
            if (!(beanFactory.getDependencyComparator() instanceof AnnotationAwareOrderComparator)) {
                beanFactory.setDependencyComparator(AnnotationAwareOrderComparator.INSTANCE);
            }
            if (!(beanFactory.getAutowireCandidateResolver() instanceof ContextAnnotationAutowireCandidateResolver)) {
                beanFactory.setAutowireCandidateResolver(new ContextAnnotationAutowireCandidateResolver());
            }
        }

        Set<BeanDefinitionHolder> beanDefs = new LinkedHashSet<>(8);

        // 注册内部管理的用于处理@configuration注解的后置处理器的beanDefinition
        // ConfigurationClassPostProcessor
        if (!registry.containsBeanDefinition(CONFIGURATION_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
            RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(ConfigurationClassPostProcessor.class);
            def.setSource(source);
            beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, CONFIGURATION_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
        }

        // 注册内部管理的用于处理@Autowired,@Value,@Inject以及@Lookup注解的后置处理器beanDefinition
        // AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
        if (!registry.containsBeanDefinition(AUTOWIRED_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
            RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class);
            def.setSource(source);
            beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, AUTOWIRED_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
        }

        // Check for JSR-250 support, and if present add the CommonAnnotationBeanPostProcessor.
        // 注册内部管理的用于处理JSR-250注解,例如@Resource,@PostConstruct,@PreDestroy的后置处理器beanDefinition
        // CommonAnnotationBeanPostProcessor
        if (jsr250Present && !registry.containsBeanDefinition(COMMON_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
            RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(CommonAnnotationBeanPostProcessor.class);
            def.setSource(source);
            beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, COMMON_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
        }

        // Check for JPA support, and if present add the PersistenceAnnotationBeanPostProcessor.
        // 注册内部管理的用于处理JPA注解的后置处理器beanDefinition
        // PersistenceAnnotationBeanPostProcessor
        if (jpaPresent && !registry.containsBeanDefinition(PERSISTENCE_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
            RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition();
            try {
                def.setBeanClass(ClassUtils.forName(PERSISTENCE_ANNOTATION_PROCESSOR_CLASS_NAME,
                        AnnotationConfigUtils.class.getClassLoader()));
            } catch (ClassNotFoundException ex) {
                throw new IllegalStateException(
                        "Cannot load optional framework class: " + PERSISTENCE_ANNOTATION_PROCESSOR_CLASS_NAME, ex);
            }
            def.setSource(source);
            beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, PERSISTENCE_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME));
        }
        // 注册内部管理的用于处理@EventListener注解的后置处理器的beanDefinition
        if (!registry.containsBeanDefinition(EVENT_LISTENER_PROCESSOR_BEAN_NAME)) {
            RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(EventListenerMethodProcessor.class);
            def.setSource(source);
            beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, EVENT_LISTENER_PROCESSOR_BEAN_NAME));
        }

        // 注册内部管理用于生产ApplicationListener对象的EventListenerFactory的beanDefinition
        // DefaultEventListenerFactory
        if (!registry.containsBeanDefinition(EVENT_LISTENER_FACTORY_BEAN_NAME)) {
            RootBeanDefinition def = new RootBeanDefinition(DefaultEventListenerFactory.class);
            def.setSource(source);
            beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, EVENT_LISTENER_FACTORY_BEAN_NAME));
        }

        return beanDefs;
    }
}

AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors导入了四个后置处理器及一个ListenerFactory:

  • ConfigurationClassPostProcessor:beanName为internalConfigurationAnnotationProcessor用于处理@configuration注解的后置处理器的bean
  • AutowiredAnnotationBeanPostProcessor:beanName为internalAutowiredAnnotationProcessor用于处理@Autowired,@Value,@Inject以及
    @Lookup注解的后置处理器bean
  • CommonAnnotationBeanPostProcessor:beanName为internalCommonAnnotationProcessor用于处理JSR-250注解,例如@Resource,
    @PostConstruct,@PreDestroy的后置处理器bean
  • EventListenerMethodProcessor:beanName为internalEventListenerProcessor用于处理@EventListener注解的后置处理器的bean
  • DefaultEventListenerFactory:beanName为internalEventListenerFactory管理用于生产ApplicationListener对象的EventListenerFactory对象
<think>好的,我需要回答用户关于SpringBoot启动流程中工厂方法模式的应用,并提供相关的UML类图示例和分析。首先,我得回忆一下SpringBoot启动过程,特别是工厂方法模式的应用场景。 用户提到了工厂方法模式,根据引用的内容,工厂方法模式属于工厂模式的一种,允许子类决定实例化哪个类。这通常涉及一个创建对象的接口,但由子类决定具体实现。在SpringBoot启动过程中,工厂方法可能用于创建不同的Bean实例或配置类。 首先,我需要确定SpringBoot启动流程中的关键步骤。SpringBoot启动通常从SpringApplication.run()方法开始,这会初始化应用上下文、加载配置、刷新上下文等步骤。在这个过程中,Bean的创建和管理是核心部分,而BeanFactory就是负责Bean创建的核心接口。 BeanFactory本身是一个工厂,但更具体来说,ApplicationContext是其子接口,提供了更多功能。当SpringBoot启动时,会创建ApplicationContext的实例,例如AnnotationConfigApplicationContext。这里可能用到了工厂方法模式,因为具体的ApplicationContext类型由配置决定,比如是否使用Web环境。 接下来,我需要考虑工厂方法模式在其中的体现。比如,ApplicationContext的不同实现类(如AnnotationConfigApplicationContext、XmlWebApplicationContext)可能通过工厂方法在运行时决定具体实例。例如,SpringApplication根据类路径和配置选择创建哪种ApplicationContext实例。 然后,我需要绘制相关的UML类图。根据引用[2],UML类图需要展示类、属性、方法及其关系。工厂方法模式的结构通常包括一个创建者类(Creator)和产品接口(Product),以及具体的创建者和产品实现类。 在SpringBoot的案例中,SpringApplication可能充当创建者,负责创建ApplicationContext产品。具体的创建者子类可能根据不同的配置生成不同的ApplicationContext子类,比如AnnotationConfigApplicationContext或WebApplicationContext。 但实际Spring源码中可能更复杂,可能使用抽象工厂或其他模式。不过用户需要的是工厂方法模式的应用,所以可能需要简化模型。例如,SpringApplication中的createApplicationContext()方法可能是一个工厂方法,根据环境决定创建哪种ApplicationContext实例。 现在,我需要验证这一点。查阅SpringBoot源码,SpringApplication类中的createApplicationContext()方法确实会根据应用类型(如SERVLET、REACTIVE)选择不同的ApplicationContext实现。例如,默认情况下使用AnnotationConfigApplicationContext,而Web应用可能使用AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。 这符合工厂方法模式的定义,因为创建对象的过程延迟到子类,但在这里,SpringApplication可能通过条件判断来创建不同的实例,而不是通过子类化。这可能更接近简单工厂模式,但用户的问题明确提到工厂方法模式,所以可能需要调整分析。 或者,ApplicationContext本身可能作为产品接口,其具体实现由不同的工厂方法创建。例如,SpringApplication的createApplicationContext()方法根据配置返回具体的ApplicationContext实例,这符合工厂方法模式的结构。 接下来,构造UML类图。Creator是SpringApplication,声明了工厂方法createApplicationContext()。ConcreteCreator可能不存在显式子类,因为SpringApplication通过内部逻辑决定实例类型。Product是ApplicationContext接口,ConcreteProduct包括AnnotationConfigApplicationContext等实现类。 不过,标准的工厂方法模式需要Creator是一个抽象类,由子类实现工厂方法。但SpringApplication可能没有子类,而是通过参数决定产品类型,这可能更接近简单工厂。但用户的问题可能希望以工厂方法模式来分析,所以需要调整模型,或者指出Spring中的实际实现可能结合了多种模式。 此外,在Spring框架中,BeanFactory接口本身也使用了工厂模式,BeanFactory的实现类如DefaultListableBeanFactory负责创建Bean实例。这可能也是工厂方法模式的应用,但用户关注的是启动流程中的工厂方法,所以应集中在ApplicationContext的创建上。 总结,SpringBoot启动流程中,SpringApplication使用工厂方法模式(或类似)来创建ApplicationContext实例,根据应用类型选择具体实现。UML类图应展示SpringApplication作为Creator,ApplicationContext作为Product,以及具体的实现类。 在回答中需要引用提供的引用内容,特别是引用[1]关于工厂模式和引用[2]关于UML类图的元素。确保回答结构清晰,分步骤分析,并生成相关问题。</think>### SpringBoot启动流程中工厂方法模式的应用分析 #### 1. 工厂方法模式的核心逻辑 工厂方法模式在SpringBoot启动流程中主要体现在**应用上下文(ApplicationContext)的创建过程**。具体来说: - **抽象产品**:$ApplicationContext$ 接口定义了容器的核心功能(如获取Bean、注册Bean定义)[^2]。 - **具体产品**:$AnnotationConfigApplicationContext$(基于注解配置)、$XmlWebApplicationContext$(基于XML配置的Web应用)等实现类。 - **工厂方法**:$SpringApplication$ 类中的 $createApplicationContext()$ 方法根据应用类型动态创建具体上下文实例[^3]。 ```java // SpringApplication.java 中的关键代码片段 protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() { return this.applicationContextFactory.create(this.webApplicationType); } ``` #### 2. 核心流程与UML类图 $$ \begin{array}{ccc} \text{SpringApplication} & \xrightarrow{\text{createApplicationContext()}} & \text{ApplicationContext} \\ & & \uparrow \text{继承} \\ & & \text{AnnotationConfigApplicationContext} \\ & & \text{XmlWebApplicationContext} \end{array} $$ **类图说明**: - **Creator**:$SpringApplication$ 类通过工厂方法 $createApplicationContext()$ 生产应用上下文。 - **Product**:$ApplicationContext$ 接口定义容器行为。 - **ConcreteProduct**:具体实现类根据不同的配置类型(注解/XML)创建对应的上下文实例[^2]。 #### 3. 模式优势与应用场景 - **解耦**:将对象创建逻辑与使用逻辑分离,新增上下文类型时无需修改 $SpringApplication$ 的调用代码[^1]。 - **扩展性**:通过实现新的 $ApplicationContext$ 子类支持新配置方式(如YAML配置)。 - **典型场景**:SpringBoot根据 $webApplicationType$(NONE/SERVLET/REACTIVE)自动选择创建对应的上下文实例。 #### 4. 与其他模式的关系 - **与抽象工厂模式**:Spring中 $BeanFactory$ 接口定义了更细粒度的Bean创建方法,属于抽象工厂模式的应用。 - **与模板方法模式**:$AbstractApplicationContext.refresh()$ 方法通过模板方法定义了上下文刷新流程,与工厂方法模式结合使用。
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