SpringBoot启动流程解析

来源：http://www.cnblogs.com/trgl/p/7353782.html

配合理解：（https://blog.csdn.net/fly_zhyu/article/details/76407830；

https://blog.csdn.net/zxzzxzzxz123/article/details/69941910/；

）

写在前面：

       由于该系统是底层系统，以微服务形式对外暴露dubbo服务，所以本流程中SpringBoot不基于jetty或者tomcat等容器启动方式发布服务，而是以执行程序方式启动来发布(参考下图keepRunning方法)。

       本文以调试一个实际的SpringBoot启动程序为例，参考流程中主要类类图，来分析其启动逻辑和自动化配置原理。

总览：

       上图为SpringBoot启动结构图，我们发现启动流程主要分为3个部分，

（1）、 进行SpringApplication的初始化模块，配置一些基本的环境变量、资源、构造器、监听器；

（2）、实现了应用具体的启动方案，包括启动流程的监听模块、加载配置环境模块、及核心的创建上下文环境模块；

（3）、是自动化配置模块，该模块作为springboot自动配置核心，在后面的分析中会详细讨论。在下面的启动程序中我们会串联起结构中的主要功能。

一、Springboot:请求入口
 
@SpringBootApplication
@EnableAspectJAutoProxy
@EnableScheduling
@EnableTransactionManagement
public class Application {
    
    public static void main(String[] args) {
 
        SpringApplication.run(Application.class, args);
 
    }
}
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ImportResource("classpath*:spring-context.xml")
@ComponentScan(excludeFilters = {
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
               ……
}

启动：

      每个SpringBoot程序都有一个主入口，也就是main方法，main里面调用SpringApplication.run()启动整个spring-boot程序，该方法所在类需要使用3个注解：@SpringBootApplication，@ImportResource注解(if need)，@SpringBootApplication，（@SpringBootApplication 是一个复合注解，包括@ComponentScan，和@SpringBootConfiguration，@EnableAutoConfiguration）；功能如下：

（1）、@EnableAutoConfiguration：SpringBoot根据应用所声明的依赖来对Spring框架进行自动配置。作用：

帮助SpringBoot应用将将所有符合自动配置条件的bean定义加载到IoC容器。
具体解释：从classpath中搜索所有META-INF/spring.factories配置文件然后，将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration key对应的配置项加载到spring容器（https://www.jianshu.com/p/464d04c36fb1）；

解释2：它也是复合注解、借助@Import将所有符合自动配置条件的bean定义加载到Spring ioc 中。帮助springboot应用将所有符合条件的@configuration配置都加载到当前spring ioc；　　　　

其中，最关键的要属@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)，借助AutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件的@Configuration配置都加载到当前SpringBoot创建并使用的IoC容器。

 

自动配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader详解
       SpringFactoriesLoader属于Spring框架私有的一种扩展方案，其主要功能就是从指定的配置文件META-INF/spring.factories加载配置。

 配合@EnableAutoConfiguration使用的话，它更多是提供一种配置查找的功能支持，即根据@EnableAutoConfiguration的完整类名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作为查找的Key,获取对应的一组@Configuration类

 

上图就是从SpringBoot的autoconfigure依赖包中的META-INF/spring.factories配置文件中摘录的一段内容，可以很好地说明问题。

        所以，@EnableAutoConfiguration自动配置的魔法骑士就变成了：从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件，并将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration对应的配置项通过反射（Java Refletion）实例化为对应的标注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类，然后汇总为一个并加载到IoC容器。

（2）、@SpringBootConfiguration：被标注的类等于在spring的XML配置文件中(applicationContext.xml)，装配所有bean事务，提供了一个spring的上下文环境。具体解释（https://www.jianshu.com/p/caa9cd010940）：

解释2：继承自@Configuration，二者功能也一致，标注当前类是配置类，并会将当前类内声明的一个或多个以@Bean注解标记的方法的实例纳入到spring容器中，并且实例名就是方法名。@SpringBootConfiguration注解类相当于spring配置bean的xml文件。
·xml中bean的定义：
  • xml中bean的定义：
<beans>
    <bean id="course" class="demo.Course">
        <property name="module" ref="module"/>
    </bean>
    <bean id="module" class="demo.Module">
        <property name="assignment" ref="assignment"/>
    </bean>
    <bean id="assignment" class="demo.Assignment" />
</beans>
  • 注解配置类：
@Configuration
public class AppContext {
    @Bean
    public Course course() {
        Course course = new Course();
        course.setModule(module());
        return course;
    }
    @Bean
    public Module module() {
        Module module = new Module();
        module.setAssignment(assignment());
        return module;
    }
    @Bean
    public Assignment assignment() {
        return new Assignment();
    }
}

 下面是一个典型的Spring配置文件（application-config.xml）：

<beans> 
        <bean id="orderService" class="com.acme.OrderService"/> 
                <constructor-arg ref="orderRepository"/> 
        </bean> 
        <bean id="orderRepository" class="com.acme.OrderRepository"/> 
                <constructor-arg ref="dataSource"/> 
        </bean> 
</beans> 
@Configuration 
public class ApplicationConfig { 
   
        public @Bean OrderService orderService() { 
                return new OrderService(orderRepository()); 
        } 
   
        public @Bean OrderRepository orderRepository() { 
                return new OrderRepository(dataSource()); 
        } 
   
        public @Bean DataSource dataSource() { 
                // instantiate and return an new DataSource … 
        } 
}

然后你就可以像这样来使用是bean了：

JavaConfigApplicationContext ctx = new JavaConfigApplicationContext(ApplicationConfig.class); 

OrderService orderService = ctx.getBean(OrderService.class);

这么做有什么好处呢?

     1.使用纯java代码，不在需要xml

     2.在配置中也可享受OO带来的好处

     3.类型安全对重构也能提供良好的支持

     4.依旧能享受到所有springIoC容器提供的功能

 

（3）、@ComponentScan：组件扫描，可自动发现和装配Bean，默认扫描SpringApplication的run方法里的Booter.class所在的包路径下文件，所以最好将该启动类放到根包路径下；具体解释（https://blog.csdn.net/u013078669/article/details/52664779 ）：

@ComponentScan告诉Spring 哪个packages 的用注解标识的类 会被spring自动扫描并且装入bean容器。

例如，如果你有个类用@Controller注解标识了，那么，如果不加上@ComponentScan，自动扫描该controller，那么该Controller就不会被spring扫描到，更不会装入spring容器中，因此你配置的这个Controller也没有意义。

类上的注解@Configuration 是最新的用注解配置spring，也就是说这是个配置文件，和原来xml配置是等效的，只不过现在用java代码进行配置了 加上一个@Configuration注解就行了，是不是很方便，不需要那么繁琐的xml配置了，这样基于注解的配置，可读性也大大增高了。

解释2：它主要作用扫描当前包及其子包下被@Component，@Controller，@Service，@Repository注解标记的类并纳入到spring容器中进行管理。是以前的<context:component-scan>（以前使用在xml中使用的标签，用来扫描包配置的平行支持）。可通过@ComponentScan 的basepackage等属性来指定扫描范围。（@SpringBootApplication(scanBasePackages = "com.ucredit"）。如果不指定默认spring框架实现，从声明@ComponentScan所在的类的package进行扫描。所以springboot的启动类最好放在root package下。

参数：

basePackageClasses：对basepackages()指定扫描注释组件包类型安全的替代。

excludeFilters：指定不适合组件扫描的类型。

includeFilters：指定哪些类型有资格用于组件扫描。

lazyInit：指定是否应注册扫描的beans为lazy初始化。

nameGenerator：用于在Spring容器中的检测到的组件命名。

resourcePattern：控制可用于组件检测的类文件。

scopedProxy：指出代理是否应该对检测元件产生，在使用过程中会在代理风格时尚的范围是必要的。

scopeResolver：用于解决检测到的组件的范围。

useDefaultFilters：指示是否自动检测类的注释

（4）@Import ：这个注解帮助我们将多个配置文件（可能是按功能分，或是按业务分）导入到单个主配置中，以避免将所有配置写在一个配置中。

  • @Import 与xml配置方式下的 作用一样。支持导入的类型有： 
    一个或多个拥有 @Configuration 注解的配置类
  • ImportSelector 接口的实现类
  • ImportBeanDefinitionRegistrar 的实现类

 　　1)、如果Import注解中Class为ImportSelector子类，通过invokeAwareMethods(selector)设置aware值，如果类型为  DeferredImportSelector则添加到deferredImportSelectors集合中，待前面的parser.parse(configCandidates)
 方法中processDeferredImportSelectors()处理；如果不是，则执行selectImports方法，将获取到的结果递归调用  processImports，解析selectImports得到的结果

　　 2）、如果Import注解中Class为ImportBeanDefinitionRegistrar子类，则添加到importBeanDefinitionRegistrars中，注 意该部分的数据在执行完parser.parse(configCandidates)后调用this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses)解 析，否则执行配置信息的解析操作。

阐释：

public interface Car {
 
     public void print();
}
@Component
public class Toyota implements Car {
 
    @Override
    public void print() {
        // TODO Auto-generated method stub
         System.out.println("I am Toyota");
    }
 
}
 
@Component
public class Volkswagen implements Car {
 
    @Override
    public void print() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("I am Volkswagen");
    }
 
}
 
@Configuration
public class JavaConfigA {
    
    @Bean(name="volkswagen")
    public Car getVolkswagen(){
        return new Volkswagen();
    }
}
 
@Configuration
public class JavaConfigB {
    @Bean(name="toyota")
    public Car getToyota(){
        return new Toyota();
    }
}
 
@Configuration
@Import({JavaConfigA.class,JavaConfigB.class})
public class ParentConfig {
    //Any other bean definitions
}
public class ContextLoader {
 
      public static void main (String args[]){
            AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(ParentConfig.class);
            Car car = (Toyota)context.getBean("toyota");
            car.print();
            car = (Volkswagen)context.getBean("volkswagen");
            car.print();
            context.close();
        }
}

（5）@EnableAspectJAutoProxy： 表示开启AOP代理自动配置，如果配@EnableAspectJAutoProxy表示使用cglib进行代理对象的生成；

（6）@EnableScheduling ：通过@Import将Spring调度框架相关的bean定义都加载到IoC容器。

（7）@Inherited 元注解

元注解，就是用来中声明注解类型时需要使用到的注解

 nherited作用是，使用此注解声明出来的自定义注解，在使用此自定义注解时，如果注解在类上面时，子类会自动继承此注解，否则的话，子类不会继承此注解。这里一定要记住，使用Inherited声明出来的注解，只有在类上使用时才会有效，对方法，属性等其他无效。

声明的此注解使用了Inherited元注解，表示此注解用在类上时，会被子类所继承

（八）、@Documented 注解

        Documented注解表明这个注释是由 javadoc记录的，在默认情况下也有类似的记录工具。 如果一个类型声明被注释了文档化，它的注释成为公共API的一部分。

（九）、@Retention() 注解

RetentionPolicy这个枚举类型的常量描述保留注释的各种策略，它们与元注释(@Retention)一起指定注释要保留多长时间

（十）、@Target()  注解

ElementType 这个枚举类型的常量提供了一个简单的分类：注释可能出现在Java程序中的语法位置（这些常量与元注释类型(@Target)一起指定在何处写入注释的合法位置）

SpringBoot启动类

首先进入run方法


 

run方法中去创建了一个SpringApplication实例，在该构造方法内，我们可以发现其调用了一个初始化的initialize方法


 

 

这里主要是为SpringApplication对象赋一些初值。构造函数执行完毕后，我们回到run方法


 

该方法中实现了如下几个关键步骤：

1.创建了应用的监听器SpringApplicationRunListeners并开始监听

2.加载SpringBoot配置环境(ConfigurableEnvironment)，如果是通过web容器发布，会加载StandardEnvironment，其最终也是继承了ConfigurableEnvironment，类图如下


 

可以看出，*Environment最终都实现了PropertyResolver接口，我们平时通过environment对象获取配置文件中指定Key对应的value方法时，就是调用了propertyResolver接口的getProperty方法

3.配置环境(Environment)加入到监听器对象中(SpringApplicationRunListeners)

4.创建run方法的返回对象：ConfigurableApplicationContext(应用配置上下文)，我们可以看一下创建方法：


 

方法会先获取显式设置的应用上下文(applicationContextClass)，如果不存在，再加载默认的环境配置（通过是否是web environment判断），默认选择AnnotationConfigApplicationContext注解上下文（通过扫描所有注解类来加载bean），最后通过BeanUtils实例化上下文对象，并返回，ConfigurableApplicationContext类图如下：


 

主要看其继承的两个方向：

LifeCycle：生命周期类，定义了start启动、stop结束、isRunning是否运行中等生命周期空值方法

ApplicationContext：应用上下文类，其主要继承了beanFactory(bean的工厂类)

5.回到run方法内，prepareContext方法将listeners、environment、applicationArguments、banner等重要组件与上下文对象关联

6.接下来的refreshContext(context)方法(初始化方法如下)将是实现spring-boot-starter-*(mybatis、redis等)自动化配置的关键，包括spring.factories的加载，bean的实例化等核心工作。


refresh方法

配置结束后，Springboot做了一些基本的收尾工作，返回了应用环境上下文。回顾整体流程，Springboot的启动，主要创建了配置环境(environment)、事件监听(listeners)、应用上下文(applicationContext)，并基于以上条件，在容器中开始实例化我们需要的Bean，至此，通过SpringBoot启动的程序已经构造完成，接下来我们来探讨自动化配置是如何实现。

自动化配置：

       之前的启动结构图中，我们注意到无论是应用初始化还是具体的执行过程，都调用了SpringBoot自动配置模块


SpringBoot自动配置模块

       该配置模块的主要使用到了SpringFactoriesLoader，即Spring工厂加载器，该对象提供了loadFactoryNames方法，入参为factoryClass和classLoader，即需要传入上图中的工厂类名称和对应的类加载器，方法会根据指定的classLoader，加载该类加器搜索路径下的指定文件，即spring.factories文件，传入的工厂类为接口，而文件中对应的类则是接口的实现类，或最终作为实现类，所以文件中一般为如下图这种一对多的类名集合，获取到这些实现类的类名后，loadFactoryNames方法返回类名集合，方法调用方得到这些集合后，再通过反射获取这些类的类对象、构造方法，最终生成实例


工厂接口与其若干实现类接口名称

下图有助于我们形象理解自动配置流程


SpringBoot自动化配置关键组件关系图 

      mybatis-spring-boot-starter、spring-boot-starter-web等组件的META-INF文件下均含有spring.factories文件，自动配置模块中，SpringFactoriesLoader收集到文件中的类全名并返回一个类全名的数组，返回的类全名通过反射被实例化，就形成了具体的工厂实例，工厂实例来生成组件具体需要的bean。

之前我们提到了EnableAutoConfiguration注解，其类图如下


 

可以发现其最终实现了ImportSelector(选择器)和BeanClassLoaderAware(bean类加载器中间件)，重点关注一下AutoConfigurationImportSelector的selectImports方法


 

该方法在springboot启动流程——bean实例化前被执行，返回要实例化的类信息列表。我们知道，如果获取到类信息，spring自然可以通过类加载器将类加载到jvm中，现在我们已经通过spring-boot的starter依赖方式依赖了我们需要的组件，那么这些组建的类信息在select方法中也是可以被获取到的，不要急我们继续向下分析


 

该方法中的getCandidateConfigurations方法，通过方法注释了解到，其返回一个自动配置类的类名列表，方法调用了loadFactoryNames方法，查看该方法


 

在上面的代码可以看到自动配置器会跟根据传入的factoryClass.getName()到项目系统路径下所有的spring.factories文件中找到相应的key，从而加载里面的类。我们就选取这个mybatis-spring-boot-autoconfigure下的spring.factories文件


 

进入org.mybatis.spring.boot.autoconfigure.MybatisAutoConfiguration中，主要看一下类头


 

发现@Spring的Configuration，俨然是一个通过注解标注的springBean，继续向下看，

@ConditionalOnClass({ SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class})这个注解的意思是：当存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class这两个类时才解析MybatisAutoConfiguration配置类,否则不解析这一个配置类，make sence，我们需要mybatis为我们返回会话对象，就必须有会话工厂相关类

@CondtionalOnBean(DataSource.class):只有处理已经被声明为bean的dataSource

@ConditionalOnMissingBean(MapperFactoryBean.class)这个注解的意思是如果容器中不存在name指定的bean则创建bean注入，否则不执行（该类源码较长，篇幅限制不全粘贴）

       以上配置可以保证sqlSessionFactory、sqlSessionTemplate、dataSource等mybatis所需的组件均可被自动配置，@Configuration注解已经提供了Spring的上下文环境，所以以上组件的配置方式与Spring启动时通过mybatis.xml文件进行配置起到一个效果。通过分析我们可以发现，只要一个基于SpringBoot项目的类路径下存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class，并且容器中已经注册了dataSourceBean，就可以触发自动化配置，意思说我们只要在maven的项目中加入了mybatis所需要的若干依赖，就可以触发自动配置，但引入mybatis原生依赖的话，每集成一个功能都要去修改其自动化配置类，那就得不到开箱即用的效果了。所以Spring-boot为我们提供了统一的starter可以直接配置好相关的类，触发自动配置所需的依赖(mybatis)如下：


 

这里是截取的mybatis-spring-boot-starter的源码中pom.xml文件中所有依赖:


 

因为maven依赖的传递性，我们只要依赖starter就可以依赖到所有需要自动配置的类，实现开箱即用的功能。也体现出Springboot简化了Spring框架带来的大量XML配置以及复杂的依赖管理，让开发人员可以更加关注业务逻辑的开发。

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