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【Springboot】有了解过SpringBoot的启动流程吗?

简介: 面试官: 有了解过SpringBoot的启动流程吗?没有啊,行,那今天面试就到这里了
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SpringBoot启动原理


每次看到这个问题总是不能理出一条线来回答流畅,这次理出一条八股文标准答案出来。复习的时候拿出来过一过思路。如果有不合适的地方希望各位大佬指教~


[源码基于springboot2.4.3]


框架启动类


每个SpringBoot项目都有一个标注着@SpringBootApplication注解的main启动类,

@SpringBootApplication
public class Application {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}


直接看SpringApplication.run方法,往下跟两下发现整个启动流程分为两部分,一个SpringBootApplication构造方法和运行run方法


public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {
   return new SpringApplication(primarySources).run(args);
}


核心注解

@SpringBootApplication注解点开之后一堆注解,只需要关注三个核心注解:


@SpringBootConfiguration

  1. 本质上是包装了一层@Configuration注解,通过JavaConfig方式对bean进行配置,标识当前类为配置类。


@EnableAutoConfiguration

  1. 点开@EnableAutoConfiguration注解,只看两个核心注解AutoConfigurationPackage@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
  2. @AutoConfigurationPackage,这个注解跟@Component注解含义类似,一个用来手动添加注解加载自动配置类一个用来扫描指定路径注入bean
    1. @AutoConfigurationPackage是为了在一个路径下面有多个自动配置的类要加载,这个注解就不用对每个类单独添加 @Import了,直接引入包路径更方便
    2. @ComponentScan方便对包路径进行自定义,比如一些 Bean 跟 SpringBootApplication 不在一个路径下面。
  1. @Import(AutoConfigurationImportSelector.class),AutoConfigurationImportSelector类中getCandidateConfigurations()方法,这个方法通过SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames()查找位于META-INF/spring.factories文件中的所有自动配置类并加载这些类

@ComponentScan

  1. 默认扫描当前包以及子包,将有`@Component`,`@Controller`,`@Service`,`@Repository`等注解的类注册到容器中,以便调用。


以上的注解只是将需要加载类加载到classpath中,真正去获取类转换成bean的过程还是在run方法中,所以建议回答问题的时候可以先提一下核心注解,启动流程主要还是SpringBootApplcation类的构造方法和run方法。


构造方法

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
   this.resourceLoader = resourceLoader;
 
   Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
 
   this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
 
   // 获取应用类型,根据是否加载Servlet类判断是否是web环境
   this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
 
   this.bootstrappers = new ArrayList<>(getSpringFactoriesInstances(Bootstrapper.class));
 
   // 读取META-INFO/spring.factories文件,获取对应的ApplicationContextInitializer装配到集合
   setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
 
   // 设置所有监听器
   setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
 
   // 推断main函数
   this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}


可以看到构造方法里主要做了这么几件事:

  1. 根据是否加载servlet类判断是否是web环境
  2. 获取所有初始化器,扫描所有`META-INF/spring.factories`下的ApplicationContextInitializer子类通过反射拿到实例,在spring实例启动前后做一些回调工作。
  3. 获取所有监听器,同2,也是扫描配置加载对应的类实例。
  4. 定位main方法


run方法

/**
     * Run the Spring application, creating and refreshing a new
     * {@link ApplicationContext}.
     *
     * @param args the application arguments (usually passed from a Java main method)
     * @return a running {@link ApplicationContext}
     */
    public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
        // 启动一个秒表计时器,用于统计项目启动时间
        StopWatch stopWatch = new StopWatch();
        stopWatch.start();
        // 创建启动上下文对象即spring根容器
        DefaultBootstrapContext bootstrapContext = createBootstrapContext();
        // 定义可配置的应用程序上下文变量
        ConfigurableApplicationContext context = null;
        /**
         * 设置jdk系统属性
         * headless直译就是无头模式,
         * headless模式的意思就是明确Springboot要在无鼠键支持的环境中运行,一般程序也都跑在Linux之类的服务器上,无鼠键支持,这里默认值是true;
         */
        configureHeadlessProperty();
        /**
         * 获取运行监听器 getRunListeners, 其中也是调用了上面说到的getSpringFactoriesInstances 方法
         * 从spring.factories中获取配置
         */
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
        // 启动监听器
        listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);
        try {
            // 包装默认应用程序参数,也就是在命令行下启动应用带的参数,如--server.port=9000
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
            //
            /**
             * 准备环境 prepareEnvironment 是个硬茬,里面主要涉及到
             * getOrCreateEnvironment、configureEnvironment、configurePropertySources、configureProfiles
             * environmentPrepared、bindToSpringApplication、attach诸多方法可以在下面的例子中查看
             */
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);
            // 配置忽略的 bean
            configureIgnoreBeanInfo(environment);
            // 打印 SpringBoot 标志,即启动的时候在控制台的图案logo,可以在src/main/resources下放入名字是banner的自定义文件
            Banner printedBanner = printBanner(environment);
            // 创建 IOC 容器
            context = createApplicationContext();
            // 设置一个启动器,设置应用程序启动
            context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
            // 配置 IOC 容器的基本信息 (spring容器前置处理)
            prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
            /**
             * 刷新IOC容器
             * 这里会涉及Spring容器启动、自动装配、创建 WebServer启动Web服务即SpringBoot启动内嵌的 Tomcat
             */
            refreshContext(context);
            /**
             * 留给用户自定义容器刷新完成后的处理逻辑
             * 刷新容器后的扩展接口(spring容器后置处理)
             */
            afterRefresh(context, applicationArguments);
            // 结束计时器并打印,这就是我们启动后console的显示的时间
            stopWatch.stop();
            if (this.logStartupInfo) {
                // 打印启动完毕的那行日志
                new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
            }
            // 发布监听应用上下文启动完成(发出启动结束事件),所有的运行监听器调用 started() 方法
            listeners.started(context);
            // 执行runner,遍历所有的 runner,调用 run 方法
            callRunners(context, applicationArguments);
        } catch (Throwable ex) {
            // 异常处理,如果run过程发生异常
            handleRunFailure(context, ex, listeners);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
        try {
            // 所有的运行监听器调用 running() 方法,监听应用上下文
            listeners.running(context);
        } catch (Throwable ex) {
            // 异常处理
            handleRunFailure(context, ex, null);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
        // 返回最终构建的容器对象
        return context;
    }

这一套连招下来谁能背得下来。。。八股文讲究的就是通俗好背,你知道自己是背的,面试官也知道你是背的,但这层窗户纸就不能捅破,到时候去面试背到一半卡壳了多尴尬。


就背最重要的几个点,反正其他不痛不痒的地方背了也会忘掉。要说最重要的地方当属AbstractApplicationConetxt.refresh方法。


refresh方法


这里就不在粘代码了,直接总结成几句话吧,代码多了记不住。refresh方法贯穿bean的生命周期


invokeBeanFactoryPostProcessors


  1. invokeBeanFactoryPostProcessors方法会找出beanFactory中所有的实现了**BeanDefinitionRegistryPostProcessor**接口和**BeanFactoryPostProcessor**接口的bean并执行postProcessor中的postProcessBeanDefinitionRegistry()方法和postProcessBeanFactory()方法
  2. 调用doProcessConfigurationClass方法会处理所有SpringBoot注解标注的所有类,如@Import、@Bean等注解。
  3. 调用BeanDefinitionRegistryPostProcessor实现向容器内添加bean的定义, 调用BeanFactoryPostProcessor实现向容器内添加bean的定义添加属性。(SpringBean的生命周期)


onRefresh

  1. 创建web容器。如果是web环境当中,会构建一个tomcat web容器。



总结

写多了也背不过来,总结一下整体的springboot的启动步骤。


  1. 整个spring框架启动分为两部分,`构造SpringBootApplication对象`和执行`run方法`
  2. 核心注解@SpringBootConfiguration标识启动类为配置类,@EnableAutoConfiguration通过内部@Import注解AutoConfigurationImportSelector.class实现自动装配,@ComponentScan默认扫描当前目录及子目录下的bean。
  3. SpringBootApplication的构造方法主要做了几件事。
    1. 根据是否加载servlet类判断是否是web环境
    2. 获取所有初始化器,扫描所有`META-INF/spring.factories`下的ApplicationContextInitializer子类通过反射拿到实例,在spring实例启动前后做一些回调工作。
    3. 获取所有监听器,同2,也是扫描配置加载对应的类实例。
    4. 定位main方法
  1. run方法主要创建了配置环境、事件监听、启动应用上下文,其中rfresh方法贯穿springbean的生命周期,执行bean的生命周期的前后置钩子方法,并且处理spring的注解标注的类。在onRefresh中通过Java代码构建出tomcat容器并启动。
  2. 好了,回家等通知吧







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