前言

        最近在学习Spring Boot相关的课程,过程中以笔记的形式记录下来,方便以后回忆,同时也在这里和大家探讨探讨,文章中有漏的或者有补充的、错误的都希望大家能够及时提出来,本人在此先谢谢了!

开始之前呢,希望大家带着几个问题去学习:

1、Spring Boot SpringApplication是什么?

2、怎么实现的?

3、优点和缺点是什么?

4、是怎么和 Spring 关联起来的?

这是对自我的提问,我认为带着问题去学习,是一种更好的学习方式,有利于加深理解。好了,接下来进入主题。

1、起源

        上篇文章我们讲了 Spring Boot 自动装配相关的知识,但还是不知道 Spring Boot 为什么运行 SpringApplication.run() 就可以启动,它是怎么和 Spring 应用上下文联系起来的,以及如何使用 SpringApplication 驱动 Spring 应用。接下来就展开对 SpringApplication 的讨论。

注:本篇文章所用到的 Spring Boot版本是 2.1.6.BUILD-SNAPSHOT

2、SpringApplication 准备阶段

        SpringApplication 在运行前做了一系列的准备工作,如:推断 Web 应用类型、加载 Spring 的上下文初始化器和事件监听器以及配置默认属性等。接下来,就通过源码的方式进行学习。

先来看看启动类:

@SpringBootApplication
public class DiveInSpringBootApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DiveInSpringBootApplication.class, args);
}
}

@SpringBootApplication 该注解上篇文章说过,是进行自动装配以及包扫描使用,这里不再赘述,我们主要关注 run 方法:

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

可以看到, 通过入参 primarySources 构造 SpringApplication 类,然后在调用 run 方法,其中,准备阶段的工作皆在 SpringApplication 的构造器中处理:

public class SpringApplication {

    ...

    private Set<Class<?>> primarySources;

    private WebApplicationType webApplicationType;

    private List<ApplicationContextInitializer<?>> initializers;

    private List<ApplicationListener<?>> listeners;

    private Class<?> mainApplicationClass;

    public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {

        // resourceLoader 主要用来获取 Resource 及 ClassLoader。这里值为 null
this.resourceLoader = resourceLoader; // 断言主要加载资源类不能为 null,否则报错
Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null"); // primarySources是SpringApplication.run的参数,存放的是主配置类
this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources)); // 进行Web应用的类型推断
this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath(); // 加载应用上下文初始化器 initializer
setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class)); // 加载应用事件监听器 listener
setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class)); // 推断引导类,也就是找到入口类
this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
} ... }

接下来,对构造器中的重点部分进行详细说明。

2.1、推断 Web 应用类型

SpringApplication允许指定应用的类型,大体上包括Web应用和非Web应用。从 Spring Boot 2.0开始,Web应用又可分为Servlet WebReactive Web。而在准备阶段,是通过检查当前ClassPath下某些Class是否存在,从而推导应用的类型。我们进入 WebApplicationType.deduceFromClasspath() 方法查看:

public enum WebApplicationType {

    /**
* 非 web 项目
*/
NONE, /**
* servlet web 项目
*/
SERVLET, /**
* reactive web 项目
*/
REACTIVE; private static final String[] SERVLET_INDICATOR_CLASSES = { "javax.servlet.Servlet",
"org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext" }; private static final String WEBMVC_INDICATOR_CLASS = "org.springframework." + "web.servlet.DispatcherServlet"; private static final String WEBFLUX_INDICATOR_CLASS = "org." + "springframework.web.reactive.DispatcherHandler"; private static final String JERSEY_INDICATOR_CLASS = "org.glassfish.jersey.servlet.ServletContainer"; private static final String SERVLET_APPLICATION_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.web.context.WebApplicationContext"; private static final String REACTIVE_APPLICATION_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.boot.web.reactive.context.ReactiveWebApplicationContext"; 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;
} ... }

可以看到,在方法中利用 ClassUtils.isPresent 进行判断, 当DispatcherHandler存在,而DispatcherServletServletContainer不存在时,则当前应用推导为 Reactive web 类型;当 ServletConfigurableWebApplicationContext 不存在时,当前应用为非 Web 类型;其他的则为 Servlet Web 类型。

Reactive:Reactive响应式编程是一种新的编程风格,其特点是异步或并发、事件驱动、推送PUSH机制以及观察者模式的衍生。

2.2、加载应用上下文初始器 ApplicationContextInitializer

接着进入加载Spring应用上下文初始器的过程 setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class))

public class SpringApplication {

    ...

    private List<ApplicationContextInitializer<?>> initializers;

    public void setInitializers(Collection<? extends ApplicationContextInitializer<?>> initializers) {
this.initializers = new ArrayList<>();
this.initializers.addAll(initializers);
} private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type) {
return getSpringFactoriesInstances(type, new Class<?>[] {});
} private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
ClassLoader classLoader = getClassLoader();
// Use names and ensure unique to protect against duplicates
Set<String> names = new LinkedHashSet<>(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);
AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
return instances;
}
}

可以看到,这里是通过 Spring 工厂加载机制 SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader) 方法获取。结合上篇文章所讲,我们知道,该方法是从所有的 META-INF/spring.factories 资源中获取key为 ApplicationContextInitializer 的实现类集合,如下是 spring-boot-autoconfigure 包下的 spring.factories 文件:

# Initializers
org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,\
org.springframework.boot.autoconfigure.logging.ConditionEvaluationReportLoggingListener

这里获取的就是 SharedMetadataReaderFactoryContextInitializerConditionEvaluationReportLoggingListener 上下文初始化器,接下来通过 createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names) 方法初始化这些实现类:

private <T> List<T> createSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes,
ClassLoader classLoader, Object[] args, Set<String> names) {
List<T> instances = new ArrayList<>(names.size());
for (String name : names) {
try {
Class<?> instanceClass = ClassUtils.forName(name, classLoader);
Assert.isAssignable(type, instanceClass);
Constructor<?> constructor = instanceClass.getDeclaredConstructor(parameterTypes);
T instance = (T) BeanUtils.instantiateClass(constructor, args);
instances.add(instance);
}
catch (Throwable ex) {
throw new IllegalArgumentException("Cannot instantiate " + type + " : " + name, ex);
}
}
return instances;
}

这里先通过 BeanUtils.instantiate 初始化这些类,然后将初始化的类保存至List进行返回,并进行排序操作,最后添加到SpringApplicationinitializers集合变量中。至此,该流程结束。

我们举例来看看初始器中的内容,如SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer

class SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer
implements ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext>, Ordered { ... @Override
public void initialize(ConfigurableApplicationContext applicationContext) {
applicationContext.addBeanFactoryPostProcessor(new CachingMetadataReaderFactoryPostProcessor());
} ... }

可以看到该类实现了 Spring 的 ApplicationContextInitializer 接口,并重写了initialize()方法。同理,其他的 Initializer 接口也是类似实现。 而在这里则是在上下文中加入了 CachingMetadataReaderFactoryPostProcessor bean工厂后置处理器。

ApplicationContextInitializer 接口的主要作用是在 ConfigurableApplicationContext#refresh() 方法调用之前做一些初始化工作。

2.3、加载应用事件监听器 ApplicationListener

接着加载应用事件监听器 setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class)),过程与“加载应用上下文初始器”基本一致,同样是调用 getSpringFactoriesInstances 方法,不过这里获取的是 key 为 ApplicationListener 的对象集合,如下是 spring-boot-autoconfigure 包下的 spring.factories 文件::

# Application Listeners
org.springframework.context.ApplicationListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.BackgroundPreinitializer

最后,将获取的 BackgroundPreinitializer 对象通过 setListeners 方法放入 listeners 属性变量中:

public void setListeners(Collection<? extends ApplicationListener<?>> listeners) {
this.listeners = new ArrayList<>();
this.listeners.addAll(listeners);
}

我们同样举例,来看看监听器中的内容,如BackgroundPreinitializer

public class BackgroundPreinitializer implements ApplicationListener<SpringApplicationEvent> {

	...

	@Override
public void onApplicationEvent(SpringApplicationEvent event) {
if (!Boolean.getBoolean(IGNORE_BACKGROUNDPREINITIALIZER_PROPERTY_NAME)
&& event instanceof ApplicationStartingEvent && preinitializationStarted.compareAndSet(false, true)) { ... }
if ((event instanceof ApplicationReadyEvent || event instanceof ApplicationFailedEvent)
&& preinitializationStarted.get()) { ... }
} ...
}

可以看到,该类实现了 Spring 的 ApplicationListener 接口,在重写的 onApplicationEvent 方法中触发相应的事件进行操作。同理,其他 Listener 也是类似实现。而该接口的主要功能是另起一个后台线程触发那些耗时的初始化,包括验证器、消息转换器等等。

目前spring boot中支持的事件类型如下:

  • ApplicationFailedEvent:该事件为spring boot启动失败时的操作
  • ApplicationPreparedEvent:上下文context准备时触发
  • ApplicationReadyEvent:上下文已经准备完毕的时候触发
  • ApplicationStartedEvent:spring boot 启动监听类
  • SpringApplicationEvent:获取SpringApplication
  • ApplicationEnvironmentPreparedEvent:环境事先准备

2.4、推断应用引导类

准备阶段的最后一步是推断应用的引导类,也就是获取启动 main 方法的类,执行的是 deduceMainApplicationClass() 方法:

private Class<?> deduceMainApplicationClass() {
try {
StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();
for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {
if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {
return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());
}
}
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
// Swallow and continue
}
return null;
}

可以看到,通过 getStackTrace() 方法获取当前线程的执行栈,再通过 getMethodName() 获取方法名,判断是否是 main 方法,最后返回 main 方法的所在类。

3、SpringApplication 配置

        SpringApplication 准备阶段结束后,按道理应该进入运行阶段,但运行阶段之前还有一个操作,就是可以修改 SpringApplication 默认配置。开头的代码示例可以看到,应用程序主类中的main方法中写的都是SpringApplication.run(xx.class),可能这种写法不满足我们的需求,我们可以对SpringApplication进行一些配置,例如关闭Banner,设置一些默认的属性等。下面则是利用 SpringApplicationBuilder 的方式来添加配置:

@SpringBootApplication
public class DiveInSpringBootApplication {
public static void main(String[] args) {
new SpringApplicationBuilder(DiveInSpringBootApplication.class) // 设置当前应用类型
.web(WebApplicationType.SERVLET) // 设置 banner 横幅打印方式、有关闭、日志、控制台
.bannerMode(Banner.Mode.OFF) // 设置自定义的 banner
.banner() // 追加自定义的 initializer 到集合中
.initializers() // 追加自定义的 listeners 到集合中
.listeners()
.run(args);
}
}

可以看到,使用该方式实现的SpringApplication可以对其添加自定义的配置。当然配置远远不止这么点,其它的还请自行观看源码。

4、总结

        至此,SpringApplication 的准备工作结束,其实主要是对primarySourceswebApplicationTypeinitializerslistenersmainApplicationClass 这几个属性进行初始化,以及对 SpringApplication 进行自定义配置 。下篇文章,就来讲讲SpringApplication运行阶段,在运行阶段中这些 SpringApplication的配置和应用初始化器、监听器等如何被使用。

以上就是本章的内容,如过文章中有错误或者需要补充的请及时提出,本人感激不尽。

参考:

《Spring Boot 编程思想》

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