启动过程

  SpringBoot的启动是从SpringApplication的静态方法run(…)开始的，实际上在该静态方法中，先创建了一个SpringApplication实例，然后再调用实例的run(…)方法，如果我们需要对SpringApplication实例的属性进行一些定制化的设置，那么可以直接创建一个SpringApplication实例，对该实例进行一番设置之后，再调用其的run(…)方法。

public class SpringApplication {// 最常用的静态启动方法，但最终还是会封装为单元素的数组并调用其重载方法public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource, String... args) {return run(new Class<?>[] { primarySource }, args);}// 该静态方法最后依然是通过new一个SpringApplication实例并调用其run(...)方法来完成SpringBoot的初始化的public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {return new SpringApplication(primarySources).run(args);}
}

创建SpringApplication实例

public class SpringApplication {// 常用的构造器没有第一个resourceLoader参数，那么此时的resourceLoader为nullpublic SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {this.resourceLoader = resourceLoader;this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));// 推断当前应用类型，有WebApplicationType.SERVLET、WebApplicationType.REACTIVE、WebApplicationType.NONE（非WEB应用）// 通过能否加载某些类（类路径或jar包中是否拥有这些类），来推断当前应用的类型，如不能加载Servlet类则表示并非WEB应用this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();// 从所有资源路径下（包括所有jar包资源）的META-INF/spring.factories文件中，读取key为相应接口的value（注册的实现类）的并集并得到其实例集合// 这里获取的ApplicationContextInitializer的实现类，在ApplicationContext基本准备完成，refresh之前会调用他们的初始化方法// 这里获取的ApplicationListener的实现类会作为ApplicationContext的初始监听器，还会监听SpringBoot启动相关事件setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));// 推断主类，会根据调用栈一层一层回溯，直到找到名为main的方法，main方法所在类就是主类this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();}// 该方法的重载方法中，后面两个参数可以为空，反射时调用默认构造器，该方法后面还多次用到，这是常用的实现SPI接入的方式private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {// 该classLoader决定了可以加载哪些地方的资源，后面加载META-INF/spring.factories资源便是通过该加载器ClassLoader classLoader = getClassLoader();// 首先会加载所有资源路径下（包括所有jar包资源）的META-INF/spring.factories文件（以接口为key，其实现类为value，多个实现类用","隔开）// 然后会以Map的形式缓存上一步的结果（Spring的缓存无处不在），key为接口类全名，value为所有配置的实现了该接口的实现类的类全名集合// 最后通过传入的接口类全名，从缓存中获取实现了该接口的所有类全名（根据接口类全名为key得到的value是一个集合）Set<String> names = new LinkedHashSet<>(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));// 通过反射创建实例List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);// 会对实例进行排序AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);return instances;}// 根据调用栈找到主类private Class<?> deduceMainApplicationClass() {StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());}}return null;}
}

运行run方法

public class SpringApplication {// 启动SpringBootpublic ConfigurableApplicationContext run(String... args) {// 记录程序运行时间的对象，start()方法表示开始计时StopWatch stopWatch = new StopWatch();stopWatch.start();ConfigurableApplicationContext context = null;Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();// 配置handless模式（即系统属性java.awt.handless是否为true，System.getProperty("java.awt.handless")）// 在没有鼠标键盘、显示器等设备时，JVM会根据是否启用了handless模式来决定是否允许虚拟机运行// 如果JVM没有配置handless模式，那么通过当前SpringApplication对象的handless属性的值来设置它configureHeadlessProperty();// SpringApplicationRunListeners包含了一系列的SpringApplicationRunListener元素，各元素皆可用来监听SpringBoot的启动过程// 调用SpringApplicationRunListeners的大多数方法都会依次调用所有SpringApplicationRunListener元素的相同方法（这是一种监听器模式）// 如果SpringApplicationRunListeners还实现了SpringApplicationRunListener接口，那便融合了组合设计模式，实际上却没有这样做// getRunListners(...)从META-INF/spring.factories中获取元素，spring-boot.jar默认提供了EventPublishingRunListener// EventPublishingRunListener将监听到的SpringBoot启动过程，封装成相应事件进行转发（其监听者就是SpringApplication的listeners成员，在构建SpringApplication对象时初始化过）// 由于EventPublishingRunListener的存在，不但所有配置的SpringApplicationRunListener可以监听到启动过程，所有配置的ApplicationListener也可以监听到启动过程// 所以如果我们希望在SpringBoot启动过程的不同阶段做些什么事，既可以注册自定义的SpringApplicationRunListener，也可以注册自定义的ApplicationListener// 注意，这里的EventPublishingRunListener与ApplicationContext是两个独立的事件监听与发布系统，他们注册有各自的监听器（只是默认都是来自于SpringApplication的listeners成员而已）SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);// 将开始启动的消息广播给所有已注册的SpringApplicationRunListener// EventPublishingRunListener监听到该消息后会转发ApplicationStartingEvent事件给已注册的所有ApplicationListenerlisteners.starting();try {// 将所有启动参数封装成一个ApplicationArguments对象ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);// 准备上下文环境，不同的应用类型会得到不同类型的上下文环境ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);// 用于设置系统属性"spring.beaninfo.ignore"，该系统属性的作用暂时不知道configureIgnoreBeanInfo(environment);// 打印启动图形，如默认的由文本组成的SpringBoot图案Banner printedBanner = printBanner(environment);// 根据应用类型创建ApplicationContext，如Servlet应用使用AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext对象context = createApplicationContext();// 处理SpringBoot启动过程中的异常，SpringBootExceptionReporter必须有一个参数为ConfigurableApplicationContext类型的构造器// 可见其值依然来自于META-INF/spring.factoriesexceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);// 对ApplicationContext做基本的设置（包括调用所有已注册的ApplicationContextInitializer的initialize(...)方法来初始化上下文）// 还会将ApplictionContext已准备好的消息广播给所有已注册的SpringApplicationRunListener// 解析source得到BeanDefinition并注册也是在此方法中完成的prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);// 调用applicationContext的refresh(...)，并为applicationContext设置ShutdownHookrefreshContext(context);// 在refresh上下文之后调用，默认是个空方法，可供子类扩展afterRefresh(context, applicationArguments);// 停止计时stopWatch.stop();// 将启动完成的消息广播给所有已注册的SpringApplicationRunListener（EventPublishingRunListener依然会转发）listeners.started(context);// 调用上下文中所有实现了ApplicationRunner或CommandLineRunner接口的Bean的run(...)方法callRunners(context, applicationArguments);// 将开始运行的消息广播给所有已注册的SpringApplicationRunListener（EventPublishingRunListener依然会转发）listeners.running(context);} catch (Throwable ex) {// 启动过程发生异常时的处理方式handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);throw new IllegalStateException(ex);}return context;}// 通过META-INF/factories获取到配置的所有SpringApplicationRunListenerprivate SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) {// 自定义的SpringApplicationRunListener必须具有拥有两个形参的构造函数（两个参数分别为SpringApplication和String数组类型）// 在创建SpringApplicationRunListener时两个参数分别传入当前SpringApplication对象与启动的参数列表Class<?>[] types = new Class<?>[] { SpringApplication.class, String[].class };return new SpringApplicationRunListeners(logger, getSpringFactoriesInstances(SpringApplicationRunListener.class, types, this, args));}// 准备上下文环境private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners,ApplicationArguments applicationArguments) {// 如果this.environment有默认配置的环境就使用默认环境，否则根据应用类型创建相应类型的环境// SERVLET对应StandardServletEnvironmen、REACTIVE对应StandardReactiveWebEnvironment、NONE对应StandardEnvironmentConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();// 新建一个封装了命令行参数的PropertySource并将其加入环境开头（开头说明优先级最高），名为commandLineArgs// 覆盖环境的activeProfiles（由--spring.profiles.active参数指定）configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());// 将环境已准备好的的消息广播给所有已注册的SpringApplicationRunListener（EventPublishingRunListener依然会转发）listeners.environmentPrepared(environment);// 将环境绑定到应用，目前不知道用途bindToSpringApplication(environment);// 是否有需要转换环境类型（就算转换了，其activeProfiles与propertySources也是复制的原环境的）if (!this.isCustomEnvironment) {environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader()).convertEnvironmentIfNecessary(environment,deduceEnvironmentClass());}// 会封装一个ConfigurationPropertySourcesPropertySource注册在环境的开头，名为configurationProperties// ConfigurationPropertySourcesPropertySource包含了当前环境中的所有PropertySource，其值是所有PropertySource的并集ConfigurationPropertySources.attach(environment);return environment;}// 打印启动图案private Banner printBanner(ConfigurableEnvironment environment) {// banner有三种模式，Banner.Mode.CONSOLE（默认）、Banner.Mode.LOG、Banner.Mode.OFF（不打印）if (this.bannerMode == Banner.Mode.OFF) {return null;}// 用于加载自定义的banner资源（如图片、文本等）ResourceLoader resourceLoader = (this.resourceLoader != null) ? this.resourceLoader: new DefaultResourceLoader(getClassLoader());// SpringApplicationBannerPrinter是Banner打印的组织者，其print(...)方法会先创建出Banner，再调用Banner的printBanner(...)进行打印// SpringApplicationBannerPrinter会先尝试创建一个Banners（它实现了Banner接口，又是多个Banner的聚合，典型的组合模式）// Banners会根据环境中的spring.banner.image.location是否有值来创建一个ImageBanner，spring.banner.location来创建一个ResourceBanner// 如果Banners存在一个Banner元素，那么Banners就是最后启用的Banner，否则用构造函数传入的Banner，如果构造函数未传入Banner，那么使用默认Banner// Banners的printBanner(...)方法会调用所有Banner元素的printBanner(...)，即会委托所有Banner进行打印// 如果我们想自定义Banner，只需要在配置文件中加入spring.banner.image.location或spring.banner.location配置来指定Banner文件位置SpringApplicationBannerPrinter bannerPrinter = new SpringApplicationBannerPrinter(resourceLoader, this.banner);if (this.bannerMode == Mode.LOG) {return bannerPrinter.print(environment, this.mainApplicationClass, logger);}return bannerPrinter.print(environment, this.mainApplicationClass, System.out);}// 对上下文进行默认的配置private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context, ConfigurableEnvironment environment,SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {// 配置环境变量context.setEnvironment(environment);// 配置默认的ConversionService、BeanNameGenerator、ResourceLoaderpostProcessApplicationContext(context);// 调用所有已注册的ApplicationContextInitializer的initialize(...)方法applyInitializers(context);// 将上下文已准备好的的消息广播给所有已注册的SpringApplicationRunListener（EventPublishingRunListener依然会转发）listeners.contextPrepared(context);// 将封装好的命令行参数与printedBanner注册为单例，以便其他Bean使用ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);if (printedBanner != null) {beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);}// 配置是否允许重复注册BeanDefinitionif (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {((DefaultListableBeanFactory) beanFactory).setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);}if (this.lazyInitialization) {context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());}// 委托给BeanDefinitionLoader加载BeanDefinitionload(context, getAllSources().toArray(new Object[0]));// 将上下文已加载的的消息广播给所有已注册的SpringApplicationRunListener（EventPublishingRunListener依然会转发）listeners.contextLoaded(context);}// 调用上下文中所有实现了ApplicationRunner或CommandLineRunner接口的Bean的run(...)方法private void callRunners(ApplicationContext context, ApplicationArguments args) {List<Object> runners = new ArrayList<>();runners.addAll(context.getBeansOfType(ApplicationRunner.class).values());runners.addAll(context.getBeansOfType(CommandLineRunner.class).values());AnnotationAwareOrderComparator.sort(runners);for (Object runner : new LinkedHashSet<>(runners)) {if (runner instanceof ApplicationRunner) {callRunner((ApplicationRunner) runner, args);}if (runner instanceof CommandLineRunner) {callRunner((CommandLineRunner) runner, args);}}}
}// 加载BeanDefinition
class BeanDefinitionLoader {int load() {int count = 0;// 依次处理sourcesfor (Object source : this.sources) {count += load(source);}return count;}// 根据source类型来解析source，从而得到BeanDefinition并进行注册private int load(Object source) {// 如果source类被@Component修饰，那么用AnnotatedBeanDefinitionReader.register(...)将其注册if (source instanceof Class<?>) return load((Class<?>) source);// 通过XmlBeanDefinitionReader.loadBeanDefinitions(...)解析xml资源if (source instanceof Resource) return load((Resource) source);// 通过ClassPathBeanDefinitionScanner.scan(...)来扫描注册if (source instanceof Package) return load((Package) source);// 依次检查字符串是否是类全名（类路径中是否能找到此类）、资源路径（是否能找到资源，可能找到的是多个资源）、包名（是否能找到包）// 然后调用相应的load(...)方法进行BeanDefinition注册if (source instanceof CharSequence) return load((CharSequence) source);		throw new IllegalArgumentException("Invalid source type " + source.getClass());}
}	// AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext是ApplicationContext的实现类（AbstractApplicationContext的子孙类）
// AbstractApplicationContext以模板方法模式实现了refresh(...)方法，在其子类中重写了许多refresh(...)方法中调用的方法
public class AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext extends ServletWebServerApplicationContextimplements AnnotationConfigRegistry {public AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext() {this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);}protected void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {super.postProcessBeanFactory(beanFactory);// 如果this.basePackage配置了包路径，这里进行包扫描if (this.basePackages != null && this.basePackages.length > 0) {this.scanner.scan(this.basePackages);}// 如果this.annotatedClasses配置了类，那么进行类的注册if (!this.annotatedClasses.isEmpty()) {this.reader.register(ClassUtils.toClassArray(this.annotatedClasses));}}// 在ServletWebServerApplicationContext中实现的方法，被当前类的方法所覆盖，但在当前类中调用了该方法protected void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {// WebApplicationContextServletContextAwareProcessor实现了ServletContextAware与ServletConfigAware的接口回调beanFactory.addBeanPostProcessor(new WebApplicationContextServletContextAwareProcessor(this));beanFactory.ignoreDependencyInterface(ServletContextAware.class);// 注册了application、request与session作用范围registerWebApplicationScopes();}protected void onRefresh() {// 在GenericWebApplicationContex中实现的方法super.onRefresh();// 创建web服务器（如tomcat服务器）createWebServer();}// 在GenericWebApplicationContex中实现的方法protected void onRefresh() {this.themeSource = UiApplicationContextUtils.initThemeSource(this);}// 创建服务器private void createWebServer() {WebServer webServer = this.webServer;ServletContext servletContext = getServletContext();// 根据是否已经配置了web服务器来决定是否创建web服务器if (webServer == null && servletContext == null) {// 从工厂中获取ServletWebServerFactory类型的Bean（有且仅有一个该类型的Bean，否则抛出异常）ServletWebServerFactory factory = getWebServerFactory();// 创建并启动web服务器，会注册一个DispatherServletthis.webServer = factory.getWebServer(getSelfInitializer());getBeanFactory().registerSingleton("webServerGracefulShutdown", new WebServerGracefulShutdownLifecycle(this.webServer));getBeanFactory().registerSingleton("webServerStartStop", new WebServerStartStopLifecycle(this, this.webServer));} else if (servletContext != null) {getSelfInitializer().onStartup(servletContext);}// 调整PropertySourcesinitPropertySources();}
}

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