SpringBoot总体流程

当我们启动一个SpringBoot程序的时候，只需要一个main方法就可以启动，但是对于其中流程时如何执行的，以及如何调用spring的IOC和AOP机制，本篇带着这个问题来整体体系化的梳理下流程。

@SpringBootApplication
public class SpringBootApp {

	public static void main(String[] args) {
		//  test
		SpringApplication.run(SpringBootApp.class);
	}
}

实际调用的是如下，也就是run方法

	public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource, String... args) {
		// 调用重载的run方法，将传递的Class对象封装为了一个数组
		return run(new Class<?>[] { primarySource }, args);
	}
	
	public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {
		// 创建了一个SpringApplication对象，并调用其run方法
		// 1.先看下构造方法中的逻辑
		// 2.然后再看run方法的逻辑
		return new SpringApplication(primarySources).run(args);
	}

基本可以分为两块，一个是构造方法，一个是run。

SpringBootApplication 构造方法

构造方法中，其实主要完成的工作，设置主启动类 primarySources，判断当前应用类型 servlet类型。通过公共方法，getSpringFactoriesInstances 进行获取目标类。然后设置到对应的初始化器以及监听器对象中。
然后通过堆栈信息获取主启动类

	public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
		// 传递的resourceLoader为null
		this.resourceLoader = resourceLoader;
		Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
		// 记录主方法的配置类名称 用set进行去重复
		this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
		// 记录当前项目的类型 servlet类型
		this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
		// 加载配置在spring.factories文件中的ApplicationContextInitializer对应的类型并实例化
		// 并将加载的数据存储在了 initializers 成员变量中。
		setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
		// 初始化监听器 并将加载的监听器实例对象存储在了listeners成员变量中
		setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
		// 反推main方法所在的Class对象 并记录在了mainApplicationClass对象中
		this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
	}

其他的比较简单，主要分析下getSpringFactoriesInstances()方法

getSpringFactoriesInstances

整体流程，其实就是根据入参，从spring.factorties中 根据key获取对应的权限定类集合。

getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));

    // 根据入参类型 返回一个集合对象
	private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
		// 获取当前上下文类加载器 默认是app类加载
		ClassLoader classLoader = getClassLoader();
		// 获取到的扩展类名存入set集合中防止重复
		Set<String> names = new LinkedHashSet<>(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
		// 创建扩展点实例
		List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);
		// 进行排序
		AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
		return instances;
	}

SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames

通过调用loadSpringFactories 从META-INF/spring.factories处读取相应配置文件，key是对应的 factoryTypeName value是多个类名。

	public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
		// 根据Class获取名称
		String factoryTypeName = factoryType.getName();
		return loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
	}

	private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {
		// 先查询缓存是否有 第一次进来是空
		MultiValueMap<String, String> result = cache.get(classLoader);
		if (result != null) {
			return result;
		}

		try {
			// 判断classLoader是否为空 
			Enumeration<URL> urls = (classLoader != null ?
					classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :
					ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION));
			result = new LinkedMultiValueMap<>();
			while (urls.hasMoreElements()) {
				URL url = urls.nextElement();
				UrlResource resource = new UrlResource(url);
				Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
				for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) {
					String factoryTypeName = ((String) entry.getKey()).trim();
					for (String factoryImplementationName : StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue())) {
						result.add(factoryTypeName, factoryImplementationName.trim());
					}
				}
			}
			cache.put(classLoader, result);
			return result;
		}
		catch (IOException ex) {
			throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
					FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
		}
	}

# Application Context Initializers
org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
org.springframework.boot.context.ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer,\
org.springframework.boot.context.ContextIdApplicationContextInitializer,\
org.springframework.boot.context.config.DelegatingApplicationContextInitializer,\
org.springframework.boot.rsocket.context.RSocketPortInfoApplicationContextInitializer,\
org.springframework.boot.web.context.ServerPortInfoApplicationContextInitializer

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

前面获取到所有类，然后进行反射进行实例化，添加到instances 集合中 返回。

	private <T> List<T> createSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes,
			ClassLoader classLoader, Object[] args, Set<String> names) {
		// 创建实例的集合容器
		List<T> instances = new ArrayList<>(names.size());
		for (String name : names) {
			try {
				// 通过反射将扩展点实例实例化
				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;
	}

所以这个过程有设置了两个 ApplicationContextInitializer、ApplicationListener 会对配置中的类进行初始化。

构造方法就执行如下方法。

run方法

run方法比较核心，其中主要包含初始化环境变量、事件发布等，应用参数设置、打印banner、创建上下文对象，异常处理器、刷新前操作、刷新操作、刷新后操作、监听器运行等。好了，我们分析下主要的流程。

	public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
		// 创建一个任务执行观察器
		StopWatch stopWatch = new StopWatch();
		// 开始执行记录执行时间
		stopWatch.start();
		// 声明 ConfigurableApplicationContext 对象
		ConfigurableApplicationContext context = null;
		// 声明集合容器用来存储 SpringBootExceptionReporter 启动错误的回调接口
		Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
		// 设置了一个名为java.awt.headless的系统属性
		// 其实是想设置该应用程序,即使没有检测到显示器,也允许其启动.
		//对于服务器来说,是不需要显示器的,所以要这样设置.
		configureHeadlessProperty();
		// 获取 SpringApplicationRunListener 加载的是 EventPublishingRunListener
		// 获取启动时的监听器---》 事件发布器  发布相关事件的  11个监听器 谁去发布事件？
		SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
		// 触发启动事件  发布 starting 事件 --》 那么监听starting事件的监听器就会触发
		listeners.starting();
		try {
			// 构造一个应用程序的参数持有类 java -jar xx.jar a
			ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
			// 创建并配置环境
			ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
			// 配置需要忽略的BeanInfo信息
			configureIgnoreBeanInfo(environment);
			// 输出的Banner信息
			Banner printedBanner = printBanner(environment);
			// 创建应用上下文对象 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext
			context = createApplicationContext();
			// 加载配置的启动异常处理器
			exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
					new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
			// 刷新前操作
			prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
			// 刷新应用上下文 完成Spring容器的初始化
			refreshContext(context);
			// 刷新后操作 功能拓展进行使用
			afterRefresh(context, applicationArguments);
			// 结束记录启动时间
			stopWatch.stop();
			if (this.logStartupInfo) {
				new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
			}
			// 事件广播 启动完成了
			listeners.started(context);
			callRunners(context, applicationArguments);
		}
		catch (Throwable ex) {
			// 事件广播启动出错了
			handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
			throw new IllegalStateException(ex);
		}
		try {
			// 监听器运行中
			listeners.running(context);
		}
		catch (Throwable ex) {
			handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
			throw new IllegalStateException(ex);
		}
		// 返回上下文对象--> Spring容器对象
		return context;
	}

getRunListeners 获取监听器

这里会获取spring.factories 的中的SpringApplicationRunListener 类，然后实例化。并且调用start()进行启动执行。这里以 LoggingApplicationListener 为例子，执行了 日志的操作。

	private SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) {
		Class<?>[] types = new Class<?>[] { SpringApplication.class, String[].class };
		return new SpringApplicationRunListeners(logger,
				// getSpringFactoriesInstances 读取spring.factories 文件中key 为 SpringApplicationRunListener 类型的
				getSpringFactoriesInstances(SpringApplicationRunListener.class, types, this, args));
	}

	void starting() {
		// 发布器 EventPulishingRunListener
		for (SpringApplicationRunListener listener : this.listeners) {
			listener.starting();
		}
	}

	public void starting() {
		// System.out.println("EventPublishingRunListener ----》starting ");
		this.initialMulticaster.multicastEvent(new ApplicationStartingEvent(this.application, this.args));
	}

	@Override
	public void multicastEvent(final ApplicationEvent event, @Nullable ResolvableType eventType) {
		ResolvableType type = (eventType != null ? eventType : resolveDefaultEventType(event));
		Executor executor = getTaskExecutor();
		for (ApplicationListener<?> listener : getApplicationListeners(event, type)) {
			if (executor != null) {
				executor.execute(() -> invokeListener(listener, event));
			}
			else {
				invokeListener(listener, event);
			}
		}
	}

	doInvokeListener(listener, event);	

	private void onApplicationStartingEvent(ApplicationStartingEvent event) {
		this.loggingSystem = LoggingSystem.get(event.getSpringApplication().getClassLoader());
		this.loggingSystem.beforeInitialize();
	}
		

prepareEnvironment 环境准备

	private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners,
			ApplicationArguments applicationArguments) {
		// Create and configure the environment
		// 创建并且配置 Environment servlet context config \ systemt config等信息
		ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
		// 配置PropertySources和activeProfiles
		configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
		// 加载 configurationProperties 配置信息
		ConfigurationPropertySources.attach(environment);
		// 在配置环境信息之前发布事件 配置相关 这里会在执行监听器的 environmentPrepared
		listeners.environmentPrepared(environment);
		// 把相关的配置信息绑定到Spring容器中
		bindToSpringApplication(environment);
		if (!this.isCustomEnvironment) {
			environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader()).convertEnvironmentIfNecessary(environment,
					deduceEnvironmentClass());
		}
		// 配置PropertySources对它自己的递归依赖
		ConfigurationPropertySources.attach(environment);
		return environment;
	}

会再次执行

	private void onApplicationEnvironmentPreparedEvent(ApplicationEnvironmentPreparedEvent event) {
		// 加载系统提供的环境配置的后置处理器
		List<EnvironmentPostProcessor> postProcessors = loadPostProcessors();
		// 添加自身即 ConfigFileApplicationListener 为后置处理器
		postProcessors.add(this);
		// 原来有4个 现在加了一个需要重新排序
		AnnotationAwareOrderComparator.sort(postProcessors);
		for (EnvironmentPostProcessor postProcessor : postProcessors) {
			// 系统提供那4个不是重点，重点是 ConfigFileApplicationListener 中的这个方法处理
			postProcessor.postProcessEnvironment(event.getEnvironment(), event.getSpringApplication());
		}
	}

createApplicationContext 创建容器

这里比较简单根据webApplicationType的类型，选择创建对应的容器对象，这里是 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext 并且进行实例化。调用默认构造器进行初始化了两个对象，AnnotatedBeanDefinitionReader、ClassPathBeanDefinitionScanner 后续会使用到

	protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
		Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
		if (contextClass == null) {
			try {
				switch (this.webApplicationType) {
				case SERVLET: // AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext
					contextClass = Class.forName(DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS);
					break;
				case REACTIVE:
					contextClass = Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS);
					break;
				default:
					contextClass = Class.forName(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
				}
			}
			catch (ClassNotFoundException ex) {
				throw new IllegalStateException(
						"Unable create a default ApplicationContext, please specify an ApplicationContextClass", ex);
			}
		}
		return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
	}

	// 在实例化的时候 调用构造方法 创建两个对象 reader和scanner
	public AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext() {
		//
		this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);
		//
		this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
	}

Spring容器前置处理

将启动类注入容器，为后续开启自动化配置奠定基础。
这里其实主要做的两件事，一个是执行吃书画方法，将容器中的Initializer执行初始化操作，以及将主类，通过注解的方式添加到spring的beanDefinitionMap中。

	// 1.设置环境属性
	// 2.设置postprocess
	// 3.启动类config信息 准备上下文环境工作
	private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context, ConfigurableEnvironment environment,
			SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
		// 设置环境变量属性
		context.setEnvironment(environment);
		// 转换方法
		postProcessApplicationContext(context);
		// 应用初始化器 核心⭐️ 执行容器中的ApplicationContextInitializer（包括 spring.factories和自定义的实例）
		applyInitializers(context);
		listeners.contextPrepared(context);
		if (this.logStartupInfo) {
			logStartupInfo(context.getParent() == null);
			logStartupProfileInfo(context);
		}
		// Add boot specific singleton beans
		// 获取bean工厂
		ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();
		// 注册 springApplicationArguments 参数对象
		beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);
		if (printedBanner != null) {
			// 注册banner
			beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
		}
		// spring底层使用就是这个
		if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {
			((DefaultListableBeanFactory) beanFactory)
					.setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);
		}
		if (this.lazyInitialization) {
			context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());
		}
		// Load the sources
		Set<Object> sources = getAllSources();
		Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
		// 核心⭐️
		load(context, sources.toArray(new Object[0]));
		listeners.contextLoaded(context);
	}

	protected void applyInitializers(ConfigurableApplicationContext context) {
		// 遍历
		for (ApplicationContextInitializer initializer : getInitializers()) {
			Class<?> requiredType = GenericTypeResolver.resolveTypeArgument(initializer.getClass(),
					ApplicationContextInitializer.class);
			Assert.isInstanceOf(requiredType, context, "Unable to call initializer.");
			// 执行初始化方法
			initializer.initialize(context);
		}
	}
 
 	// ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer 执行了将ConfigurationWarningsPostProcessor 添加到容器中 BFPP 等待容器进行刷新的BFPP的时候执行。
	public void initialize(ConfigurableApplicationContext context) {
		// 加入对象
		context.addBeanFactoryPostProcessor(new ConfigurationWarningsPostProcessor(getChecks()));
	}

	loader.load();

	int load() {
		int count = 0;
		for (Object source : this.sources) {
			count += load(source);
		}
		return count;
	}

	// 加载
	private int load(Object source) {
		Assert.notNull(source, "Source must not be null");
		//类
		if (source instanceof Class<?>) {
			return load((Class<?>) source);
		}
		//资源
		if (source instanceof Resource) {
			return load((Resource) source);
		}
		//包
		if (source instanceof Package) {
			return load((Package) source);
		}
		//
		if (source instanceof CharSequence) {
			return load((CharSequence) source);
		}
		throw new IllegalArgumentException("Invalid source type " + source.getClass());
	}

		if (isComponent(source)) { // 是否包含compoent注解
			// 注册SpringBootApp类到ioc 容器中
			this.annotatedReader.register(source);
			return 1;
		}

				this.beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition);
				this.beanDefinitionNames.add(beanName);

refreshContext(context);

这里其实就是调用spring的refresh() 由于整体过于庞大，先不讲解。后续在补坑。

小总结