Spring Boot源码分析-启动过程
Spring Boot
作为目前最流行的Java开发框架,秉承“约定优于配置”原则,大大简化了Spring MVC
繁琐的XML
文件配置,基本实现零配置启动项目。
本文基于
Spring Boot 2.1.0.RELEASE
版本了解Spring Boot
如何启动
首先让我们看一下最简单的Spring Boot
启动代码
@SpringBootApplication
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
}
}
每一个使用过Spring Boot
的同学对于上面的代码应该都非常熟悉了,通过这段代码即可启动Spring Boot
应用。那么SpringApplication.run(DemoApplication.class, args)
内部到底做了什么事情呢?
在查看具体代码之前,我们先了解一下SpringApplication
内部大概的执行流程,如下图
从上图中可以看出run()
是整个应用的入口,接着初始化SpringApplicationRunListener
,Environment
等实例,然后创建应用上下文对象,“准备”并“刷新”上下文,到这里Spring
容器已基本启动完成,最后发送事件通知各个组件作出相应动作。
源码分析
在了解完大概的流程之后,下面开始深入源码分析Spring Boot
具体的启动过程,首先进入入口方法run
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
ConfigurableApplicationContext context = null;
Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
configureHeadlessProperty();
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
listeners.starting();
// ...
StopWatch
主要是用来统计每项任务执行时长,例如Spring Boot
启动占用总时长。
Started DemoApplication in 4.241 seconds (JVM running for 5.987)
getRunListeners()
完成了SpringApplicationRunListener
实例化工作,如何完成的呢?进入方法内部查看
private SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) {
Class<?>[] types = new Class<?>[] { SpringApplication.class, String[].class };
return new SpringApplicationRunListeners(logger, getSpringFactoriesInstances(
SpringApplicationRunListener.class, types, this, args));
}
SpringApplicationRunListeners
和SpringApplicationRunListener
不是同一个类,它们名称非常相似
查看SpringApplicationRunListeners
源码
SpringApplicationRunListeners(Log log,
Collection<? extends SpringApplicationRunListener> listeners) {
this.log = log;
this.listeners = new ArrayList<>(listeners);
}
public void starting() {
for (SpringApplicationRunListener listener : this.listeners {
listener.starting();
}
}
public void environmentPrepared() {
// ....
}
public void contextPrepared() {
// ....
}
public void contextLoaded() {
// ....
}
public void started() {
// ....
}
public void running() {
// ....
}
它是
SpringApplicationRunListener
的一个集合
观察SpringApplicationRunListeners
所有方法,可以看出,它实际是一个用来发送SpringApplicationRunListener
相关事件的工具类
接着继续观察getSpringFactoriesInstances
源码,看它是如何实例化对象的(此方法后续多处使用)
private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstance(Class<T> type,
Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
ClassLoader classLoader = getClassLoader();
// 加载对象名称
Set<String> names = new LinkedHashSet<>(
SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type,classLoader));
List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type parameterTypes,
classLoader, args, names);
AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
return instances;
}
这里通过SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames
获取type
对应的FactoryNames
,不明白有什么用处?进入方法内部查看
public static List<String> loadFactoryNames(Class<?>factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
String factoryClassName = factoryClass.getName();
return loadSpringFactories(classLoader).getOrDefaul(factoryClassName, Collections.emptyList());
}
继续进入loadSpringFactories
方法内部
public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION ="META-INF/spring.factories";
private static Map<String, List<String>> loadSpringFactorie(@Nullable ClassLoader classLoader) {
MultiValueMap<String, String> result = cache.ge(classLoader);
if (result != null) {
return result;
}
try {
// 获取 META-INF/spring.factories 对应的资源
Enumeration<URL> urls = (classLoader != null ?
classLoader.getResource(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :
ClassLoader.getSystemResource(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION));
result = new LinkedMultiValueMap<>();
while (urls.hasMoreElements()) {
URL url = urls.nextElement();
UrlResource resource = new UrlResource(url);
// 读取文件内容
Properties properties =PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySe()) {
String factoryClassName = ((String)entry.getKey()).trim();
for (String factoryName :StringUtils.commaDelimitedListToStringArray(String) entry.getValue())) {
// 获取 factoryClassName 对应的多个valu(多个value用逗号分隔)
result.add(factoryClassName,factoryName.trim());
}
}
}
// 缓存已经读取到的内容
cache.put(classLoader, result);
return result;
}
catch (IOException ex) {
throw new IllegalArgumentException("Unable to loadfactories from location [" +
FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
}
}
看到这里可能会疑惑META-INF/spring.factories
文件在哪里?文件里面有什么内容?
其实这个文件存放在Spring Boot
和Spring Boot autoconfigure
的jar包内部(有兴趣的同学可以自行下载jar包并解压查看),Spring Boot
中的文件内容如下:
# 完整内容请查看原文件
# Run Listeners
org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=\
org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener
# Application Listeners
org.springframework.context.ApplicationListener=\
org.springframework.boot.ClearCachesApplicationListener,\
org.springframework.boot.builder.ParentContextCloserApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.FileEncodingApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.config.AnsiOutputApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.config.ConfigFileApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.config.DelegatingApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.logging.ClasspathLoggingApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.logging.LoggingApplicationListener,\
org.springframework.boot.liquibase.LiquibaseServiceLocatorApplicationListener
可以看到SpringApplicationRunListener
对应的值是EventPublishingRunListener
回到SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames
方法内部,可以发现方法获取的值实际上是factoryClass
在META-INF/spring.factories
中对应的实现类的集合
明白这个方法之后,再回到getSpringFactoriesInstances
方法
private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstance(Class<T> type,
Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
ClassLoader classLoader = getClassLoader();
// 获取 SpringApplicationRunListener 对应的实现类的名称集合
Set<String> names = new LinkedHashSet<>(
SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type,classLoader));
// 通过反射实例化对象
List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type parameterTypes,
classLoader, args, names);
AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
return instances;
}
到此为止getRunListeners
完成了SpringApplicationRunListener
对应实现类的实例化,并回调其starting
方法
SpringApplicationRunListeners listeners getRunListeners(args);
listeners.starting();
从上面分析得知,实际上调用的是EventPublishingRunListener
的starting
方法,那么方法内部做了什么呢?
public void starting() {
this.initialMulticaster.multicastEvent(
new ApplicationStartingEvent(this.application,this.args));
}
发送了一个ApplicationStartingEvent
事件
继续查找ApplicationStartingEvent
事件的消费者,从spring.factories
中可以找到所有预定义的事件消费者
# Application Listeners
org.springframework.context.ApplicationListener=\
org.springframework.boot.ClearCachesApplicationListener,\
org.springframework.boot.builder.ParentContextCloserApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.FileEncodingApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.config.AnsiOutputApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.config.ConfigFileApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.config.DelegatingApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.logging.ClasspathLoggingApplicationListener,\
org.springframework.boot.context.logging.LoggingApplicationListener,\
org.springframework.boot.liquibase.LiquibaseServiceLocatorApplicationListener
# Application Listeners
org.springframework.context.ApplicationListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.BackgroundPreinitializer
接下来要做的就是从这些消费者中找出ApplicationStartingEvent
事件的消费者(查找过程省略),找到以下两个消费者
LoggingApplicationListener
初始化日志系统LiquibaseServiceLocatorApplicationListener
(参数liquibase.servicelocator.ServiceLocator)如果存在,则使用springboot相关的版本进行替代
了解完ApplicationStartingEvent
事件之后,回到run
方法继续往下探究prepareEnvironment
private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(
SpringApplicationRunListeners listeners,
ApplicationArguments applicationArguments) {
// 创建Environment对象
ConfigurableEnvironment environment =getOrCreateEnvironment();
configureEnvironment(environment,applicationArguments.getSourceArgs());
// 发布ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件
listeners.environmentPrepared(environment);
bindToSpringApplication(environment);
if (!this.isCustomEnvironment) {
environment = new EnvironmentConverte(getClassLoader())
.convertEnvironmentIfNecessary(environment,deduceEnvironmentClass());
}
ConfigurationPropertySources.attach(environment);
return environment;
}
这里又发布了一个ApplicationEnvironmentPreparedEvent
事件,继续查找事件监听对象
- FileEncodingApplicationListener
检查系统文件编码格式是否符合环境变量中配置的文件编码格式(如果存在相关设置 - spring.mandatory-file-encoding),如果编码不符合,则抛出异常阻止Spring
启动 - AnsiOutputApplicationListener
是否开启AnsiOutput - DelegatingApplicationListener
代理context.listener.classes配置的监听者 - ClasspathLoggingApplicationListener
日志输出classpath - LoggingApplicationListener
配置日志系统,logging.config, logging.level...等 - ConfigFileApplicationListener
这是一个比较重要的监听对象,具体的方法实现如下
private void onApplicationEnvironmentPreparedEvent(
ApplicationEnvironmentPreparedEvent event) {
List<EnvironmentPostProcessor> postProcessors =loadPostProcessors();
postProcessors.add(this);
AnnotationAwareOrderComparator.sort(postProcessors);
for (EnvironmentPostProcessor postProcessor :postProcessors) {
postProcessor.postProcessEnvironmen(event.getEnvironment(),
event.getSpringApplication());
}
}
List<EnvironmentPostProcessor> loadPostProcessors() {
return SpringFactoriesLoader.loadFactorie(EnvironmentPostProcessor.class,
getClass().getClassLoader());
}
通过spring.factories
,可以看到这里加载以下EnvironmentPostProcessor
对象
- CloudFoundryVcapEnvironmentPostProcessor
- SpringApplicationJsonEnvironmentPostProcessor
- SystemEnvironmentPropertySourceEnvironmentPostProcessor
- ConfigFileApplicationListener
很多同学可能会疑问ConfigFileApplicationListener
并不存在spring.factories
文件中,这里为什么会有它呢?
实际上ConfigFileApplicationListener
在onApplicationEnvironmentPreparedEvent
方法中,将自身添加到EnvironmentPostProcessor
对象列表中。
我们主要关注ConfigFileApplicationListener
的postProcessEnvironment
方法
public void postProcessEnvironment(ConfigurableEnvironmentenvironment,
SpringApplication application) {
addPropertySources(environment,application.getResourceLoader());
}
protected void addPropertySources(ConfigurableEnvironmentenvironment,
ResourceLoader resourceLoader) {
RandomValuePropertySource.addToEnvironment(environment);
// 读取applicaiton.yml, application.properties等配置文件
new Loader(environment, resourceLoader).load();
}
ConfigFileApplicationListener
监听到ApplicationEnvironmentPreparedEvent
事件之后开始读取本地配置文件
关于Spring
如何读取本地配置文件,请前往Spring Boot源码分析-配置文件加载原理
创建ApplicationContext
对象
protected ConfigurableApplicationContextcreateApplicationContext() {
Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
if (contextClass == null) {
try {
// 根据webApplicationType创建对应上下文对象
switch (this.webApplicationType) {
case SERVLET:
contextClass = Class.forNam(DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS);
break;
case REACTIVE:
contextClass = Class.forNam(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS);
break;
default:
contextClass = Class.forNam(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
}
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
throw new IllegalStateException(
"Unable create a defaultApplicationContext, "
+ "please specify anApplicationContextClass",
ex);
}
}
return (ConfigurableApplicationContext)BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}
这里是根据webApplicationType
决定创建什么类型的ApplicationContext
对象,那么webApplicationType
是何时赋值的呢?
public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader,Class<?>... primarySources) {
this.resourceLoader = resourceLoader;
Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must notbe null");
this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asLis(primarySources));
// 初始化webApplicationType
this.webApplicationType =WebApplicationType.deduceFromClasspath();
setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstance(
ApplicationContextInitializer.class));
setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstance(ApplicationListener.class));
this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass(;
}
从上面可以看出是通过WebApplicationType.deduceFromClasspath
方法初始化的webApplicationType
,继续跟踪代码
private static final String WEBFLUX_INDICATOR_CLASS = "org."
+ "springframework.web.reactive.DispatcherHandler";
private static final String WEBMVC_INDICATOR_CLASS = "org.springframework."
+ "web.servlet.DispatcherServlet";
private static final String JERSEY_INDICATOR_CLASS = "org.glassfish.jersey.servlet.ServletContainer";
private static final String[] SERVLET_INDICATOR_CLASSES = { "javax.servlet.Servlet",
"org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext" };
static WebApplicationType deduceFromClasspath() {
if (ClassUtils.isPresent(WEBFLUX_INDICATOR_CLASS, null)
&& !ClassUtils.isPresent(WEBMVC_INDICATOR_CLASS null)
&& !ClassUtils.isPresent(JERSEY_INDICATOR_CLASS null)) {
return WebApplicationType.REACTIVE;
}
for (String className : SERVLET_INDICATOR_CLASSES) {
if (!ClassUtils.isPresent(className, null)) {
return WebApplicationType.NONE;
}
}
return WebApplicationType.SERVLET;
}
从上面代码中可以看出Spring
是通过当前classpath
下是否存在相应的类,从而决定webApplicationType
类型
初始化ApplicationContext
对象
private void prepareContext(ConfigurableApplicationContextcontext,
ConfigurableEnvironment environment,SpringApplicationRunListeners listeners,
ApplicationArguments applicationArguments, BannerprintedBanner) {
// 初始化context
context.setEnvironment(environment);
postProcessApplicationContext(context);
applyInitializers(context);
// 发送ApplicationContextInitializedEvent消息
listeners.contextPrepared(context);
if (this.logStartupInfo) {
logStartupInfo(context.getParent() == null);
logStartupProfileInfo(context);
}
// Add boot specific singleton beans
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory =context.getBeanFactory();
beanFactory.registerSingleto("springApplicationArguments", applicationArguments);
if (printedBanner != null) {
beanFactory.registerSingleton("springBootBanner",printedBanner);
}
if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {
((DefaultListableBeanFactory) beanFactory)
.setAllowBeanDefinitionOverridin(this.allowBeanDefinitionOverriding);
}
Set<Object> sources = getAllSources();
Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
// 注册DemoApplication
load(context, sources.toArray(new Object[0]));
listeners.contextLoaded(context);
}
这里注册了DemoApplication
到Spring
容器中,为后续bean扫描做准备
接下来继续深入refreshContext
方法,可以发现实际上是执行了AbstractApplicationContext.refresh
方法
public void refresh() throws BeansException,IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
prepareRefresh();
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory =obtainFreshBeanFactory();
prepareBeanFactory(beanFactory);
try {
postProcessBeanFactory(beanFactory);
// 完成bean的加载
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
initMessageSource();
initApplicationEventMulticaster();
onRefresh();
registerListeners();
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
finishRefresh();
}
catch (BeansException ex) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Exception encountered duringcontext initialization - " +
"cancelling refresh attempt: " + ex;
}
destroyBeans();
cancelRefresh(ex);
throw ex;
}
finally {
resetCommonCaches();
}
}
}
refresh
方法内部做了很多事情。比如:完成BeanFactory
设置,BeanFactoryPostProcessor
、BeanPostProcessor
接口回调,Bean
加载,国际化配置等。
到此为止Spring
基本完成了容器的初始化工作,最后在调用callRunners
方法,执行ApplicationRunner
、CommandLineRunner
接口。
private void callRunners(ApplicationContext context,ApplicationArguments args) {
List<Object> runners = new ArrayList<>();
runners.addAll(context.getBeansOfTyp(ApplicationRunner.class).values());
runners.addAll(context.getBeansOfTyp(CommandLineRunner.class).values());
AnnotationAwareOrderComparator.sort(runners);
for (Object runner : new LinkedHashSet<>(runners)) {
if (runner instanceof ApplicationRunner) {
callRunner((ApplicationRunner) runner, args);
}
if (runner instanceof CommandLineRunner) {
callRunner((CommandLineRunner) runner, args);
}
}
}
整个启动过程的核心方法是refresh
,此方法内部承载大部分容器启动所需的工作。由于篇幅原因,后续再进行refresh
内部源码分析,了解Spring Boot
加载Bean
的整个过程。
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