三分钟了解 SpringBoot 的启动流程

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项目地址：https://github.com/YunaiV/ruoyi-vue-pro
视频教程：https://doc.iocoder.cn/video/

1. 执行逻辑梳理

一般我们SpringBoot 应用的启动入口都是如下这种固定的写法，

也可以是这样

public static void main(String[] args) {
   SpringApplication application = new SpringApplication(MyApplication.class);
   // ... customize application settings here
   application.run(args)
  }

但总之，都是使用SpringApplication 调用静态方法

此方法的注释

Static helper that can be used to run a SpringApplication from the specified source using default settings.

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

跟过来就到这，可以看到注释运行Spring应用程序，创建并刷新一个新的ApplicationContext。

跟代码到这儿其实我们对于SpringBoot 的基本启动流程已经知道了。但是要解答什么时候启动的Tomcat 还需要继续分析。

到这儿我们就可以继续下去，发现Spring Boot 启动WebServer。此处的WebServer我就不展开了，可以点击去就三个方法start ，stop，getPort。可以看出来Spring 在设计接口的时候还是很严谨和精简。

我们的核心脉络是梳理SpringBoot 启动过程，并且回答Tomcat 是如何被启动的。

我们可以看到WebServer 的实现目前内置的有5种。其实Spring Boot 还有一个特性叫做自动装配。

这就是为什么5个实现，我们最后启动的是Tomcat。此处也不做展开。后面我专门搞一个解析SpringBoot 自动装配的文章。

我们看一下内部start 的TomcatWebServer的内部实现。了解过Tomcat 源码的同学看到这儿就基本明白了。

好源码跟进过程我们到此结束，我们整理和总结一下。

通过扫一遍源码我们大概可以总结出来如下三个阶段

准备阶段、应用上下文创建阶段、刷新上下文阶段。

准备阶段 ：Spring Boot 会加载应用程序的初始设置，并创建 Spring Boot 上下文。这个阶段的核心源码是 SpringApplication 类的 run() 方法，它会调用 Spring Boot 的各个初始化器进行初始化和准备工作。
应用上下文创建阶段 : Spring Boot 会创建应用程序的上下文，包括各种配置信息、Bean 的加载和初始化等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 自动配置机制，通过扫描 classpath 中的配置文件，自动加载和配置各种组件和 Bean。
刷新上下文阶段 ：Spring Boot 会执行各种启动任务，包括创建 Web 服务器、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 的刷新机制，它会调用各种初始化器和监听器，执行各种启动任务。其中启动Tomcat 就是在这个环节进行。

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2. 核心源码解析

既然上面我们已经基本上总结除了，Spring Boot的启动脉络。也梳理出了一些核心源码。那么我们对启动过程的核心源码解析一下。

2.1. 准备阶段

在准备阶段中，Spring Boot 会加载应用程序的初始设置，并创建 Spring Boot 上下文。这个阶段的核心源码是 SpringApplication 类的 run() 方法，它会调用 Spring Boot 的各个初始化器进行初始化和准备工作。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
                 // 启动计时器
        StopWatch stopWatch = new StopWatch();
        stopWatch.start();

                 // 定义应用程序上下文和异常报告器列表
        ConfigurableApplicationContext context = null;
        Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();

                 // 配置 Headless 属性
        configureHeadlessProperty();

                 // 获取 Spring Boot 启动监听器
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
                 // 执行启动监听器的 starting 方法
        listeners.starting();

        try {
                 // 解析命令行参数
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
                 // 准备应用程序环境
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
                 // 配置忽略 BeanInfo
            configureIgnoreBeanInfo(environment);
                 // 打印 Banner
            Banner printedBanner = printBanner(environment);
                 // 创建应用程序上下文
            context = createApplicationContext();
                 // 获取异常报告器,关于异常报告，我下次专门讲一下SpringBoot 的异常收集器。
            exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class, new Class[]{ConfigurableApplicationContext.class}, context);
                 // 准备应用程序上下文
            prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
                 // 刷新应用程序上下文
            refreshContext(context);
                 // 刷新后操作
            afterRefresh(context, applicationArguments);
                 // 停止计时器
            stopWatch.stop();
                 // 记录启动日志
            if (this.logStartupInfo) {
                new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
            }
                 // 执行启动监听器的 started 方法
            listeners.started(context);
                 // 执行 Runner
            callRunners(context, applicationArguments);
        } catch (Throwable ex) {
                 // 处理启动失败
            handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }

        try {
                 // 执行启动监听器的 running 方法
            listeners.running(context);
        } catch (Throwable ex) {
                 // 处理启动失败
            handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }

                 // 返回应用程序上下文
        return context;
    }

在 run() 方法中，Spring Boot 首先会创建一个 StopWatch 对象，用于记录整个启动过程的耗时。然后，Spring Boot 会调用 getRunListeners(args) 方法获取 Spring Boot 的各个启动监听器，并调用starting() 方法通知这些监听器启动过程已经开始。接着调用 prepareEnvironment(listeners, applicationArguments) 方法创建应用程序的环境变量。

这个方法会根据用户的配置和默认设置创建一个 ConfigurableEnvironment对象，并将其传给后面的 createApplicationContext() 方法。printBanner(environment) 方法打印启动界面的 Banner，调用 refreshContext(context)方法刷新上下文。这个方法会启动上下文，执行各种启动任务，包括创建 Web 服务器、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。具体的启动任务会在刷新上下文阶段中进行。

2.2. 应用上下文创建阶段

在应用上下文创建阶段中，Spring Boot 会创建应用程序的上下文，包括各种配置信息、Bean 的加载和初始化等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 自动配置机制，通过扫描 classpath 中的配置文件，自动加载和配置各种组件和 Bean。

protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
    Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
    if (contextClass == null) {
        try {
            switch (this.webApplicationType) {
                case SERVLET:
                    contextClass = Class.forName(DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS);
                    break;
                case REACTIVE:
                    contextClass = Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS);
                    break;
                default:
                    contextClass = Class.forName(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
            }
        }
        catch (ClassNotFoundException ex) {
            throw new IllegalStateException(
                    "Unable to create a default ApplicationContext, " +
                    "please specify an ApplicationContextClass", ex);
        }
    }
    return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}

在 createApplicationContext() 方法中，Spring Boot 首先会判断应用程序的类型，如果是 Web 应用程序，则会创建一个 WebApplicationContext；否则，会创建一个普通的 ApplicationContext。调用 BeanUtils.instantiateClass(contextClass) 方法创建应用程序的上下文。这个方法会根据上面的逻辑创建一个相应的 ApplicationContext。调用 load() 方法加载应用程序的配置。

这个方法会扫描 classpath 中的各种配置文件，例如 application.properties、application.yml、META-INF/spring.factories 等，自动配置各种组件和 Bean。调用 postProcessApplicationContext() 方法对应用程序的上下文进行后处理。这个方法会调用各种初始化器和监听器，执行各种初始化任务。

2.3. 刷新上下文阶段

在刷新上下文阶段中，Spring Boot 会执行各种启动任务，包括创建 Web 服务器（刚才我们跟源码的时候也看到了，如上我的截图）、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 的刷新机制，它会调用各种初始化器和监听器，执行各种启动任务。

protected void refreshContext(ConfigurableApplicationContext applicationContext) {
    refresh(applicationContext);
    if (this.registerShutdownHook) {
        try {
            applicationContext.registerShutdownHook();
        }
        catch (AccessControlException ex) {
            // Not allowed in some environments.
        }
    }
}

在 refreshContext() 方法中调用 refresh(applicationContext) 方法刷新上下文。这个方法是 ApplicationContext 接口的核心方法，会启动上下文，执行各种启动任务。调用 registerShutdownHook() 方法注册应用程序的关闭钩子。这个方法会在应用程序关闭时自动执行，清理资源、关闭线程等,所以我们利用此特性在服务关闭的时候清理一些资源。并向外部发送告警通知。

在 refresh(applicationContext) 方法中，Spring Boot 会执行上下文的各种启动任务，包括创建 Web 服务器、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。具体的启动任务会调用各种初始化器和监听器，例如：

for (ApplicationContextInitializer<?> initializer : getInitializers()) {
    initializer.initialize(applicationContext);
}

另外，Spring Boot 还会调用各种监听器，我们不做赘述，例如：

for (ApplicationListener<?> listener : getApplicationListeners()) {
    if (listener instanceof SmartApplicationListener) {
        SmartApplicationListener smartListener = (SmartApplicationListener) listener;
        if (smartListener.supportsEventType(eventType)
                && smartListener.supportsSourceType(sourceType)) {
            invokeListener(smartListener, event);
        }
    }
    else if (supportsEvent(listener, eventType)) {
        invokeListener(listener, event);
    }
}

基本上就是这些了。

关于SpringApplication的官方文档讲的比较简单，大家可供参考。地址如下：

https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/features.html#features.spring-application

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