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springboot 启动原理

發(fā)布時(shí)間：2024/9/16 编程问答 25 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 springboot 启动原理小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

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"> </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：

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：

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。

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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