springboot 启动原理
擼了今年阿里、頭條和美團(tuán)的面試,我有一個(gè)重要發(fā)現(xiàn).......>>>
我們開發(fā)任何一個(gè)Spring Boot項(xiàng)目,都會(huì)用到如下的啟動(dòng)類
@SpringBootApplication public class Application {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(Application.class, args);} }從上面代碼可以看出,Annotation定義(@SpringBootApplication)和類定義(SpringApplication.run)最為耀眼,所以要揭開SpringBoot的神秘面紗,我們要從這兩位開始就可以了。
SpringBootApplication背后的秘密
@SpringBootApplication注解是Spring Boot的核心注解,它其實(shí)是一個(gè)組合注解:
@Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Documented @Inherited @SpringBootConfiguration @EnableAutoConfiguration @ComponentScan(excludeFilters = {@Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),@Filter(type = FilterType.CUSTOM,classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) }) public @interface SpringBootApplication { ...... }雖然定義使用了多個(gè)Annotation進(jìn)行了原信息標(biāo)注,但實(shí)際上重要的只有三個(gè)Annotation:
- @Configuration(@SpringBootConfiguration點(diǎn)開查看發(fā)現(xiàn)里面還是應(yīng)用了@Configuration)
- @EnableAutoConfiguration
- @ComponentScan
即?@SpringBootApplication?= (默認(rèn)屬性)@Configuration?+?@EnableAutoConfiguration?+?@ComponentScan
所以,如果我們使用如下的SpringBoot啟動(dòng)類,整個(gè)SpringBoot應(yīng)用依然可以與之前的啟動(dòng)類功能對等:
@Configuration @EnableAutoConfiguration @ComponentScan public class Application {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(Application.class, args);} }每次寫這3個(gè)比較累,所以寫一個(gè)@SpringBootApplication方便點(diǎn)。接下來分別介紹這3個(gè)Annotation。
@Configuration
這里的@Configuration對我們來說不陌生,它就是JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置類使用的那個(gè)@Configuration,SpringBoot社區(qū)推薦使用基于JavaConfig的配置形式,所以,這里的啟動(dòng)類標(biāo)注了@Configuration之后,本身其實(shí)也是一個(gè)IoC容器的配置類。
舉幾個(gè)簡單例子回顧下,XML跟config配置方式的區(qū)別:
一、表達(dá)形式層面
基于XML配置的方式是這樣:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd"default-lazy-init="true"><!--bean定義--> </beans>而基于JavaConfig的配置方式是這樣:
@Configuration public class MockConfiguration{//bean定義 }任何一個(gè)標(biāo)注了@Configuration的Java類定義都是一個(gè)JavaConfig配置類。
二、注冊bean定義層面
基于XML的配置形式是這樣:
<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">... </bean>而基于JavaConfig的配置形式是這樣的:
@Configuration public class MockConfiguration{@Beanpublic MockService mockService(){return new MockServiceImpl();} }任何一個(gè)標(biāo)注了@Bean的方法,其返回值將作為一個(gè)bean定義注冊到Spring的IoC容器,方法名將默認(rèn)成該bean定義的id。
三、表達(dá)依賴注入關(guān)系層面
為了表達(dá)bean與bean之間的依賴關(guān)系,在XML形式中一般是這樣:
<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl"><propery name ="dependencyService" ref="dependencyService" /> </bean> <bean id="dependencyService" class="DependencyServiceImpl"></bean>而基于JavaConfig的配置形式是這樣的:
@Configuration public class MockConfiguration{@Beanpublic MockService mockService(){return new MockServiceImpl(dependencyService());}@Beanpublic DependencyService dependencyService(){return new DependencyServiceImpl();} }如果一個(gè)bean的定義依賴其他bean,則直接調(diào)用對應(yīng)的JavaConfig類中依賴bean的創(chuàng)建方法就可以了。
@Configuration:提到@Configuration就要提到他的搭檔@Bean。使用這兩個(gè)注解就可以創(chuàng)建一個(gè)簡單的spring配置類,可以用來替代相應(yīng)的xml配置文件。
<beans> <bean id = "car" class="com.test.Car"> <property name="wheel" ref = "wheel"></property> </bean> <bean id = "wheel" class="com.test.Wheel"></bean> </beans>相當(dāng)于:
@Configuration public class Conf { @Bean public Car car() { Car car = new Car(); car.setWheel(wheel()); return car; }@Bean public Wheel wheel() { return new Wheel(); } }@Configuration的注解類標(biāo)識(shí)這個(gè)類可以使用Spring IoC容器作為bean定義的來源。
@Bean注解告訴Spring,一個(gè)帶有@Bean的注解方法將返回一個(gè)對象,該對象應(yīng)該被注冊為在Spring應(yīng)用程序上下文中的bean。
@ComponentScan
@ComponentScan這個(gè)注解在Spring中很重要,它對應(yīng)XML配置中的<context:component-scan? base-package="" />元素,@ComponentScan的功能其實(shí)就是自動(dòng)掃描并加載符合條件的組件(比如@Component和@Repository等)或者bean定義,最終將這些bean定義加載到IoC容器中。
我們可以通過basePackages等屬性來細(xì)粒度的定制@ComponentScan自動(dòng)掃描的范圍,如果不指定,則默認(rèn)Spring框架實(shí)現(xiàn)會(huì)從聲明@ComponentScan所在類的package進(jìn)行掃描。
注:所以SpringBoot的啟動(dòng)類最好是放在root package下,因?yàn)槟J(rèn)不指定basePackages。
?@EnableAutoConfiguration
個(gè)人感覺@EnableAutoConfiguration這個(gè)Annotation最為重要,所以放在最后來解讀,大家是否還記得Spring框架提供的各種名字為@Enable開頭的Annotation定義?比如:@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等。
@EnableAutoConfiguration的理念和做事方式其實(shí)一脈相承,簡單概括一下就是,借助@Import的支持,收集和注冊特定場景相關(guān)的bean定義。
@EnableScheduling是通過@Import將Spring調(diào)度框架相關(guān)的bean定義都加載到IoC容器。@EnableMBeanExport是通過@Import將JMX相關(guān)的bean定義加載到IoC容器。
而@EnableAutoConfiguration也是借助@Import的幫助,將所有符合自動(dòng)配置。
@EnableAutoConfiguration會(huì)根據(jù)類路徑中的jar依賴為項(xiàng)目進(jìn)行自動(dòng)配置,如:添加了spring-boot-starter-web依賴,會(huì)自動(dòng)添加Tomcat和Spring MVC的依賴,Spring Boot會(huì)對Tomcat和Spring MVC進(jìn)行自動(dòng)配置。
@EnableAutoConfiguration作為一個(gè)復(fù)合Annotation,其自身定義關(guān)鍵信息如下:
@Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Documented @Inherited @AutoConfigurationPackage @Import(AutoConfigurationImportSelector.class) public @interface EnableAutoConfiguration { ...... }其中,最關(guān)鍵的要屬 @Import(AutoConfigurationImportSelector.class),借助AutoConfigurationImportSelector@EnableAutoConfiguration可以幫助SpringBoot應(yīng)用將所有符合條件的@Configuration配置都加載到當(dāng)前SpringBoot創(chuàng)建并使用的IoC容器。就像一只“八爪魚”一樣,借助于Spring框架原有的一個(gè)工具類:
SpringFactoriesLoader的支持,@EnableAutoConfiguration可以智能的自動(dòng)配置功效才得以大功告成!
自動(dòng)配置幕后英雄:SpringFactoriesLoader詳解
SpringFactoriesLoader屬于Spring框架私有的一種擴(kuò)展方案,其主要功能就是從指定的配置文件META-INF/spring.factories加載配置。
public abstract class SpringFactoriesLoader {//...public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {...}public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {....} }配合@EnableAutoConfiguration使用的話,它更多是提供一種配置查找的功能支持,即根據(jù)@EnableAutoConfiguration的完整類名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作為查找的Key,獲取對應(yīng)的一組@Configuration類。
上圖就是從SpringBoot的autoconfigure依賴包中的META-INF/spring.factories配置文件中摘錄的一段內(nèi)容,可以很好地說明問題。
所以,@EnableAutoConfiguration自動(dòng)配置的魔法其實(shí)就變成了:從classpath中搜尋所有的META-INF/spring.factories配置文件,并將其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration對應(yīng)的配置項(xiàng)通過反射(Java Refletion)實(shí)例化為對應(yīng)的標(biāo)注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置類,然后匯總為一個(gè)并加載到IoC容器。
深入探索SpringApplication執(zhí)行流程
SpringApplication的run方法的實(shí)現(xiàn)是我們本次旅程的主要線路,該方法的主要流程大體可以歸納如下:
1)如果我們使用的是SpringApplication的靜態(tài)run方法,那么,這個(gè)方法里面首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)SpringApplication對象實(shí)例,然后調(diào)用這個(gè)創(chuàng)建好的SpringApplication的實(shí)例方法。在SpringApplication實(shí)例初始化的時(shí)候,它會(huì)提前做幾件事情:
- 根據(jù)classpath里面是否存在某個(gè)特征類org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext來決定是否應(yīng)該創(chuàng)建一個(gè)為Web應(yīng)用使用的ApplicationContext類型。
- 使用SpringFactoriesLoader在應(yīng)用的classpath中查找并加載所有可用的ApplicationContextInitializer。
- 使用SpringFactoriesLoader在應(yīng)用的classpath中查找并加載所有可用的ApplicationListener。
- 推斷并設(shè)置main方法的定義類。
2)SpringApplication實(shí)例初始化完成并且完成設(shè)置后,就開始執(zhí)行run方法的邏輯了,方法執(zhí)行伊始,首先遍歷執(zhí)行所有通過SpringFactoriesLoader可以查找到并加載的SpringApplicationRunListener。調(diào)用它們的started()方法,告訴這些SpringApplicationRunListener,“嘿,SpringBoot應(yīng)用要開始執(zhí)行咯!”。
3)創(chuàng)建并配置當(dāng)前Spring Boot應(yīng)用將要使用的Environment(包括配置要使用的PropertySource以及Profile)。
4)遍歷調(diào)用所有SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()的方法,告訴他們:“當(dāng)前SpringBoot應(yīng)用使用的Environment準(zhǔn)備好了咯!”。
5)如果SpringApplication的showBanner屬性被設(shè)置為true,則打印banner。
6)根據(jù)用戶是否明確設(shè)置了applicationContextClass類型以及初始化階段的推斷結(jié)果,決定該為當(dāng)前SpringBoot應(yīng)用創(chuàng)建什么類型的ApplicationContext并創(chuàng)建完成,然后根據(jù)條件決定是否添加ShutdownHook,決定是否使用自定義的BeanNameGenerator,決定是否使用自定義的ResourceLoader,當(dāng)然,最重要的,將之前準(zhǔn)備好的Environment設(shè)置給創(chuàng)建好的ApplicationContext使用。
7)ApplicationContext創(chuàng)建好之后,SpringApplication會(huì)再次借助Spring-FactoriesLoader,查找并加載classpath中所有可用的ApplicationContext-Initializer,然后遍歷調(diào)用這些ApplicationContextInitializer的initialize(applicationContext)方法來對已經(jīng)創(chuàng)建好的ApplicationContext進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
8)遍歷調(diào)用所有SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法。
9)最核心的一步,將之前通過@EnableAutoConfiguration獲取的所有配置以及其他形式的IoC容器配置加載到已經(jīng)準(zhǔn)備完畢的ApplicationContext。
10)遍歷調(diào)用所有SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法。
11)調(diào)用ApplicationContext的refresh()方法,完成IoC容器可用的最后一道工序。
12)查找當(dāng)前ApplicationContext中是否注冊有CommandLineRunner,如果有,則遍歷執(zhí)行它們。
13)正常情況下,遍歷執(zhí)行SpringApplicationRunListener的finished()方法、(如果整個(gè)過程出現(xiàn)異常,則依然調(diào)用所有SpringApplicationRunListener的finished()方法,只不過這種情況下會(huì)將異常信息一并傳入處理)
去除事件通知點(diǎn)后,整個(gè)流程如下:
?
自動(dòng)化配置
之前的啟動(dòng)結(jié)構(gòu)圖中,我們注意到無論是應(yīng)用初始化還是具體的執(zhí)行過程,都調(diào)用了SpringBoot自動(dòng)配置模塊。
SpringBoot自動(dòng)配置模塊
該配置模塊的主要使用到了SpringFactoriesLoader,即Spring工廠加載器,該對象提供了loadFactoryNames方法,入?yún)閒actoryClass和classLoader,即需要傳入上圖中的工廠類名稱和對應(yīng)的類加載器,方法會(huì)根據(jù)指定的classLoader,加載該類加器搜索路徑下的指定文件,即spring.factories文件,傳入的工廠類為接口,而文件中對應(yīng)的類則是接口的實(shí)現(xiàn)類,或最終作為實(shí)現(xiàn)類,所以文件中一般為如下圖這種一對多的類名集合,獲取到這些實(shí)現(xiàn)類的類名后,loadFactoryNames方法返回類名集合,方法調(diào)用方得到這些集合后,再通過反射獲取這些類的類對象、構(gòu)造方法,最終生成實(shí)例。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的springboot 启动原理的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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