Spring Boot的初始化过程

Spring Boot的初始化过程

Spring Boot是开发微服务的不二利器。它遵从Convention over Configuration原则，看上去非常简约，但实际底下却做了很多工作。本文从Spring Boot应用程序的初始化过程入手，讲解一下其实现细节。
一般Spring Boot的应用都是从main函数开始，调用SpringApplication.run函数。

SpringApplication.run(SomeApp.class, args);

这是一个静态函数，实际上它构造了一个SpringApplicaiton的实例，并调用另外一个run方法，如下所示：

public static ConfigurableApplicationContext run(Object[] sources, String[] args) {
    return new SpringApplication(sources).run(args);
}

public SpringApplication(Object... sources) {
    // 一系列的初始化
    initialize(sources);
}
private void initialize(Object[] sources) {
    if (sources != null && sources.length > 0) {
        this.sources.addAll(Arrays.asList(sources));
    }
    // 判断是否为Web应用, 依据是此时是否已加载Servlet或ConfigurableWebApplicationContext类
    this.webEnvironment = deduceWebEnvironment();
    // 设置初始化对象，后期在prepareContext时调用
    setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(
            ApplicationContextInitializer.class));
    // 设置应用监听器，注意与后面的应用运行情况监听器区别
    setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
    // 获取当前应用的主类，及带有入口函数main的类
    this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}


public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();   ----- (1)
    stopWatch.start();
    ConfigurableApplicationContext context = null;
    FailureAnalyzers analyzers = null;
    configureHeadlessProperty();
    SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args); ----- (2)
    listeners.starting();
    try {
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
                args);   ----- (3)
        ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
                applicationArguments);    ----- (4)
        // 打印spring标志
        Banner printedBanner = printBanner(environment);
        // 创建应用上下文对象
        context = createApplicationContext();
        analyzers = new FailureAnalyzers(context);   ----- (5)
        prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
                printedBanner);      ----- (6)
        refreshContext(context);
        afterRefresh(context, applicationArguments);
        listeners.finished(context, null);
        stopWatch.stop();
        if (this.logStartupInfo) {
            new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
                    .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
        }
        return context;
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, listeners, analyzers, ex);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }
}

1. StopWatch

StopWatch是Spring Framework的一个辅助类，它的作用是记录曾经执行的一系列任务，并在这些任务结束时统计其运行的时间。StopWatch有一个函数名叫prettyPrint，一听就知道它会做一些漂亮的输出工作，例如：

 -----------------------------------------
    ms     %     Task name
    -----------------------------------------
    02000  020%  initializing
    05000  050%  processing
    03000  030%  finalizing

一般Spring Boot程序启动完成后都会输出整个启动过程花了多长时间，这个任务就是由StopWatch来完成的。

2. SpringApplicationRunListeners

这是一个Spring应用运行情况监听类的集合类。这句话比较拗口，实际上它就是将一些事件监听对象集合在一起的类，这些对象都继承自SpringApplicationRunListener接口。从名字上就可以判断出它们是用于监听应用的运行情况的。具体监听哪些事件，查看一下接口的定义就一目了然了。

public interface SpringApplicationRunListener {
    // 应用开始启动
    void starting();
    // 环境变量准备完毕
    void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment);
    // 上下文对象准备完毕
    void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context);
    // 上下文对象加载完毕
    void contextLoaded(ConfigurableApplicationContext context);
    // 应用启动结束
    void finished(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception);
}

Spring Boot调用getRunListeners(args)，从ClassPath中搜寻该接口的实现类，实例化，并将结果保存在这个监听对象集合类里。不过并不是所有实现类都会被实例化，只有在ClassPath中所有“META-INF/spring.factories”文件中声明的实现类才会被实例化。默认情况下，这个接口只在spring-boot-.jar包里的“META-INF/spring.factories”声明，内容如下：

# Run Listeners
org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=\
org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener

这个文件里还有很多其他配置。可见，虽然Spring Boot的架构原则是Convenience Over Configuration， 但是并非绝对，仍然还有一些配置。

获取监听器之后，调用listeners.starting( )，即可执行这些监听器的starting方法。

3. ApplicationArguments

这是Spring Boot提供的处理应用参数的接口，同时Spring Boot还提供了一个实现类DefaultApplicationArguments。使用起来非常直白，只要在构造时代入参数args，使用时只要getOptionNames，getOptionValues即可。

4. ConfigurableEnvironment

读取各种环境变量，包括系统环境变量，JVM的属性，以及web servlet容器的属性等等。

5. FailureAnalyzers

失败分析器。这跟ApplicationRunListeners类似，也是根据spring.factories里的配置生成相应的对象。

6. prepareContext

这里主要是对应用的上下文对象进行初始化，应用初始化对象（SpringApplication构造时获取的那些初始化对象，定义在spring.factories里），加载bean等等。