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Spring Boot启动过程完全解析(一)

2019年07月22日 | 移动技术网IT编程 | 我要评论

之前在排查一个线上问题时，不得不仔细跑了很多遍spring boot的代码，于是整理一下，我用的是1.4.3.release。

　　首先，普通的入口，这没什么好说的，我就随便贴贴代码了:

springapplication.run(application.class, args);
-->
　　public static configurableapplicationcontext run(object source, string... args) {
　　　　return run(new object[] { source }, args);
　　}
　　public static configurableapplicationcontext run(object[] sources, string[] args) {
　　　　return new springapplication(sources).run(args);
　　}

　　也就是一个静态方法，调用了构造函数创建实例，构造的参数是object数组，这里new这个数组的时候传入了一个元素就是启动类的类对象实例(一般就是“new object[] { application.class” })，构造函数里调用了一个initialize方法。

　　springapplication的initialize方法，首先在object数组有值的情况下将数组放入一个final的类实例私有object的set集合中；然后用deducewebenvironment方法判断当前应用环境是否是web环境，判断逻辑是看classpath是否同时存在javax.servlet.servlet和org.springframework.web.context.configurablewebapplicationcontext，缺一就认为不是。然后，调用setinitializers方法，设置类实例的私有list<applicationcontextinitializer<?>>类型变量initializers：

 public void setinitializers(
   collection<? extends applicationcontextinitializer<?>> initializers) {
  this.initializers = new arraylist<applicationcontextinitializer<?>>();
  this.initializers.addall(initializers);
 }

　　设置的时候会先new，也就是说这方法每次都是整体更换，不会追加。这个方法的参数都是各个模块中配置在meta-inf/spring.factories中的key为org.springframework.context.applicationcontextinitializer的值，这些类都是接口applicationcontextinitializer<c extends configurableapplicationcontext>的泛型实现。

 private <t> collection<? extends t> getspringfactoriesinstances(class<t> type,
   class<?>[] parametertypes, object... args) {
  classloader classloader = thread.currentthread().getcontextclassloader();
  // use names and ensure unique to protect against duplicates
  set<string> names = new linkedhashset<string>(
    springfactoriesloader.loadfactorynames(type, classloader));
  list<t> instances = createspringfactoriesinstances(type, parametertypes,
    classloader, args, names);
  annotationawareordercomparator.sort(instances);
  return instances;
 }

　　使用springfactoriesloader.loadfactorynames方法去取上面说的被配置的applicationcontextinitializer的名字放进set<string>中，并用反射创建这些名字的实例。

　　setinitializers方法之后又是setinitializers，参数同上都是getspringfactoriesinstances方法获取，只不过这次参数class<t> type泛型类型是org.springframework.context.applicationlistener。

　　initialize方法的最后一个步是设置实例的class<?>类型私有属性mainapplicationclass，获取设置值的方法deducemainapplicationclass：

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;
 }

　　实例化springapplication后调用了它的run实例方法（注意不是上面的静态方法）。一进run方法首先启动了stopwatch，这个stopwatch的功能在类的注释写可，大概意思是这是个简单的秒表，用于在开发过程中方便程序员调试性能等，非线程安全，不建议用于生产。configureheadlessproperty设置使用headless，对于只有远程登录使用的服务器来说这样性能要好一些。接着是加载用于这个run方法启动过程的监听器，依然是getspringfactoriesinstances方法，这次的类型是org.springframework.boot.springapplicationrunlistener：

# run listeners
org.springframework.boot.springapplicationrunlistener=\
org.springframework.boot.context.event.eventpublishingrunlistener

 springapplicationrunlisteners(log log,
   collection<? extends springapplicationrunlistener> listeners) {
  this.log = log;
  this.listeners = new arraylist<springapplicationrunlistener>(listeners);
 }

　　先是加载所有可用监听，然后初始化springapplicationrunlisteners对象，最后循环启动所有springapplicationrunlistener监听。启动监听的方法：

 @override
 public void started() {
  this.initialmulticaster
    .multicastevent(new applicationstartedevent(this.application, this.args));
 }

　　applicationstartedevent实例化传了两个参数，先看第一个参数this.application是怎么来的，实例的springapplication的run方法中，用于获取springapplicationrunlistener，也就是前面说的getspringfactoriesinstances被调用时：

 private springapplicationrunlisteners getrunlisteners(string[] args) {
  class<?>[] types = new class<?>[] { springapplication.class, string[].class };
  return new springapplicationrunlisteners(logger, getspringfactoriesinstances(
    springapplicationrunlistener.class, types, this, args));
 }

　　getspringfactoriesinstances方法的参数包含springapplication.class和this，这两个参数被传入createspringfactoriesinstances方法：

　　可以看到，是通过反射创建实例的时候，将springapplication中的this传进来eventpublishingrunlistener构造的，然后eventpublishingrunlistener构造：

public eventpublishingrunlistener(springapplication application, string[] args) {
  this.application = application;
  this.args = args;
  this.initialmulticaster = new simpleapplicationeventmulticaster();
  for (applicationlistener<?> listener : application.getlisteners()) {
   this.initialmulticaster.addapplicationlistener(listener);
  }
 }

　　最后在构造applicationstartedevent时传给它的基类eventobject的protected不可序列化属性source。实例化applicationstartedevent后instance.getclass()并包装为resolvabletype类型以保存类型信息，并将它和event作为参数传入simpleapplicationeventmulticaster的multicastevent方法。multicastevent首先获取applicationlistener，使用getapplicationlisteners方法，这个方法中抛开对listener做了一些缓存类工作外，主要就是将事件和对应的监听器做了下是否支持的验证，返回通过了retrieveapplicationlisteners中通过了supportsevent验证的监听器集合，这里就体现出了resolvabletype的作用，它保存了类型的信息同时对泛型类型也支持。

　　得到了这些匹配的监听器后，判断当前executor是否被设置过，如果为null则同步循环执行所有：invokelistener(listener, event);如果不为null则：

executor.execute(new runnable() {
     @override
     public void run() {
      invokelistener(listener, event);
     }
    });

　　监听器执行的时候也会先判断是否是该由自己处理的事件，例如：

 @override
 public void onapplicationevent(applicationevent event) {
  if (event instanceof applicationenvironmentpreparedevent) {
   onapplicationenvironmentpreparedevent(
     (applicationenvironmentpreparedevent) event);
  }
  if (event instanceof applicationpreparedevent) {
   onapplicationpreparedevent(event);
  }
 }

　　监听启动后，只准备一些启动参数，和环境变量prepareenvironment方法先是读取了应用的启动参数和profile配置，然后用listeners.environmentprepared(environment)传给监听器：

 public void environmentprepared(configurableenvironment environment) {
  this.initialmulticaster.multicastevent(new applicationenvironmentpreparedevent(
    this.application, this.args, environment));
 }

　　接着判断如果environment是org.springframework.web.context.configurablewebenvironment的实例，但webenvironment不是true，也就是说存在org.springframework.web.context.configurablewebenvironmen但不存在javax.servlet.servlet的情况，会多执行一步environment = converttostandardenvironment(environment)转换。

　　之后的printbanner就不细说了，如果你在resource下自定义了一个banner.txt文件，启动时会输出内容，否则输出：

. ____ _ __ _ _
/\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __ __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
\\/ ___)| |_)| | | | | || (_| | ) ) ) )
' |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
=========|_|==============|___/=/_/_/_/
:: spring boot :: (v1.4.3.release)

　　接着创建configurableapplicationcontext实例，方法也很简单，如果是web环境就beanutils.instantiate一个org.springframework.boot.context.embedded. annotationconfigembeddedwebapplicationcontext的实例并强转为configurableapplicationcontext，否则用org.springframework.context.annotation. annotationconfigapplicationcontext的实例强转。

　　创建failureanalyzers实例，记录了configurableapplicationcontext实例中需要关注的部分，如果启动出错了可以据此分析，可以配置，具体的逻辑依然是老方法spring.factories：

　　不同的analyzer关注不同的部分，自己可以扩展配置，最后preparefailureanalyzers方法给所有analyzer实例setbeanfactory(context.getbeanfactory())，一旦启动过程进入catch，被注册的analyzer实例的analyze方法就会被触发执行，分析结果会被loggedexceptions.add(exception)加入到抛出的异常中：

private failureanalysis analyze(throwable failure, list<failureanalyzer> analyzers) {
  for (failureanalyzer analyzer : analyzers) {
   failureanalysis analysis = analyzer.analyze(failure);
   if (analysis != null) {
    return analysis;
   }
  }
  return null;
 }

例如：nosuchbeandefinitionfailureanalyzer

 @override
 protected failureanalysis analyze(throwable rootfailure,
   nosuchbeandefinitionexception cause, string description) {
  if (cause.getnumberofbeansfound() != 0) {
   return null;
  }
  list<autoconfigurationresult> autoconfigurationresults = getautoconfigurationresults(
    cause);
  stringbuilder message = new stringbuilder();
  message.append(string.format("%s required %s that could not be found.%n",
    description == null ? "a component" : description,
    getbeandescription(cause)));
  if (!autoconfigurationresults.isempty()) {
   for (autoconfigurationresult provider : autoconfigurationresults) {
    message.append(string.format("\t- %s%n", provider));
   }
  }
  string action = string.format("consider %s %s in your configuration.",
    (!autoconfigurationresults.isempty()
      ? "revisiting the conditions above or defining" : "defining"),
    getbeandescription(cause));
  return new failureanalysis(message.tostring(), action, cause);
 }

　　preparecontext方法中postprocessapplicationcontext会在this.beannamegenerator存在的情况下加载自定义命名策略，然后在this.resourceloader存在的情况下为context设置resourceloader和classloader。applyinitializers方法调用之前加载的initializer的实例并执行其initialize方法，例如加载环境变量信息、注册embeddedservletcontainerinitializedevent的监听、注册cachingmetadatareaderfactorypostprocessor等。listeners.contextprepared(context)由于eventpublishingrunlistener的contextprepared是空的，先不说了。logstartupinfo部分初始化了logger，然后根据配置情况打印了启动或运行以及profile是否配置的日志：

protected void logstartupinfo(boolean isroot) {
  if (isroot) {
   new startupinfologger(this.mainapplicationclass)
     .logstarting(getapplicationlog());
  }
 }
 protected log getapplicationlog() {
  if (this.mainapplicationclass == null) {
   return logger;
  }
  return logfactory.getlog(this.mainapplicationclass);
 }
 public void logstarting(log log) {
  assert.notnull(log, "log must not be null");
  if (log.isinfoenabled()) {
   log.info(getstartupmessage());
  }
  if (log.isdebugenabled()) {
   log.debug(getrunningmessage());
  }
 }
 protected void logstartupprofileinfo(configurableapplicationcontext context) {
  log log = getapplicationlog();
  if (log.isinfoenabled()) {
   string[] activeprofiles = context.getenvironment().getactiveprofiles();
   if (objectutils.isempty(activeprofiles)) {
    string[] defaultprofiles = context.getenvironment().getdefaultprofiles();
    log.info("no active profile set, falling back to default profiles: "
      + stringutils.arraytocommadelimitedstring(defaultprofiles));
   }
   else {
    log.info("the following profiles are active: "
      + stringutils.arraytocommadelimitedstring(activeprofiles));
   }
  }
 }

　　接着preparecontext中注册启动参数（applicationarguments）到bean工厂，包括logger、commandlineargs等。然后加载bean定义的来源并根据其中配置加载bean，这里的sources就是初始化启动类时传进来的那个sources：

 beandefinitionloader(beandefinitionregistry registry, object... sources) {
    assert.notnull(registry, "registry must not be null");
    assert.notempty(sources, "sources must not be empty");
    this.sources = sources;
    this.annotatedreader = new annotatedbeandefinitionreader(registry);
    this.xmlreader = new xmlbeandefinitionreader(registry);
    if (isgroovypresent()) {
      this.groovyreader = new groovybeandefinitionreader(registry);
    }
    this.scanner = new classpathbeandefinitionscanner(registry);
    this.scanner.addexcludefilter(new classexcludefilter(sources));
  }

　　注意下面的sources是待加载的，和上面这段不是同一个：

 public int load() {
    int count = 0;
    for (object source : this.sources) {
      count += load(source);
    }
    return count;
  }
  private int load(object source) {
    assert.notnull(source, "source must not be null");
    if (source instanceof class<?>) {
      return load((class<?>) source);
    }
    if (source instanceof resource) {
      return load((resource) source);
    }
    if (source instanceof package) {
      return load((package) source);
    }
    if (source instanceof charsequence) {
      return load((charsequence) source);
    }
    throw new illegalargumentexception("invalid source type " + source.getclass());
  }

　　类型不同加载过程不同，其中class<?>加载过程大概是通过beandefinitionloader调用annotatedbeandefinitionreader的registerbean方法：

public void registerbean(class<?> annotatedclass, string name, class<? extends annotation>... qualifiers) {
    annotatedgenericbeandefinition abd = new annotatedgenericbeandefinition(annotatedclass);
    if (this.conditionevaluator.shouldskip(abd.getmetadata())) {
      return;
    }
    scopemetadata scopemetadata = this.scopemetadataresolver.resolvescopemetadata(abd);
    abd.setscope(scopemetadata.getscopename());
    string beanname = (name != null ? name : this.beannamegenerator.generatebeanname(abd, this.registry));
    annotationconfigutils.processcommondefinitionannotations(abd);
    if (qualifiers != null) {
      for (class<? extends annotation> qualifier : qualifiers) {
        if (primary.class == qualifier) {
          abd.setprimary(true);
        }
        else if (lazy.class == qualifier) {
          abd.setlazyinit(true);
        }
        else {
          abd.addqualifier(new autowirecandidatequalifier(qualifier));
        }
      }
    }
    beandefinitionholder definitionholder = new beandefinitionholder(abd, beanname);
    definitionholder = annotationconfigutils.applyscopedproxymode(scopemetadata, definitionholder, this.registry);
    beandefinitionreaderutils.registerbeandefinition(definitionholder, this.registry);
  }

　　可以看到有生成方法名，设置默认注入的实例、延迟以及过滤等等，注入的过程包括初始化一些信息，如构造、内部类、注解等：

protected abstractbeandefinition(constructorargumentvalues cargs, mutablepropertyvalues pvs) {
    setconstructorargumentvalues(cargs);
    setpropertyvalues(pvs);
  }
  public standardannotationmetadata(class<?> introspectedclass, boolean nestedannotationsasmap) {
    super(introspectedclass);
    this.annotations = introspectedclass.getannotations();
    this.nestedannotationsasmap = nestedannotationsasmap;
  }

　　其他三种比如有的有输入流什么的就不细总结了，这部分介绍spring ioc的相关文章应该不少。

　　preparecontext方法最后listeners.contextloaded(context)，加载监听器到context并广播applicationpreparedevent事件。

咱最近用的github：

以上所述是小编给大家介绍的spring boot启动过程完全解析(一)，希望对大家有所帮助

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