【轉】Spring Boot乾貨系列：（三）啟動原理解析

標籤：總結   聲明   開頭   frame   pac   default   過程   static   bst   

前言

前面幾章我們見識了SpringBoot為我們做的自動設定，確實方便快捷，但是對於新手來說，如果不大懂SpringBoot內部啟動原理，以後難免會吃虧。所以這次博主就跟你們一起一步步揭開SpringBoot的神秘面紗，讓它不在神秘。

本文

我們開發任何一個Spring Boot項目，都會用到如下的啟動類

@SpringBootApplicationpublic 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背後的秘密

@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Annotation進行了原資訊標註，但實際上重要的只有三個Annotation：

@Configuration（@SpringBootConfiguration點開查看發現裡面還是應用了@Configuration）@EnableAutoConfiguration@ComponentScan

所以，如果我們使用如下的SpringBoot啟動類，整個SpringBoot應用依然可以與之前的啟動類功能對等：

@Configuration@EnableAutoConfiguration@ComponentScanpublic class Application {    public static void main(String[] args) {        SpringApplication.run(Application.class, args);    }}

每次寫這3個比較累，所以寫一個@SpringBootApplication方便點。接下來分別介紹這3個Annotation。

@Configuration

這裡的@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@Configuration，SpringBoot社區推薦使用基於JavaConfig的配置形式，所以，這裡的啟動類標註了@Configuration之後，本身其實也是一個IoC容器的配置類。
舉幾個簡單例子回顧下，XML跟config配置方式的區別：

表達形式層面
基於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">        <!--bean定義-->    </beans>

而基於JavaConfig的配置方式是這樣：

@Configurationpublic class MockConfiguration{    //bean定義}

任何一個標註了@Configuration的Java類定義都是一個JavaConfig配置類。

註冊bean定義層面
基於XML的配置形式是這樣：

<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">    ...</bean>

而基於JavaConfig的配置形式是這樣的：

@Configurationpublic class MockConfiguration{    @Bean    public MockService mockService(){        return new MockServiceImpl();    }}

任何一個標註了@Bean的方法，其傳回值將作為一個bean定義註冊到Spring的IoC容器，方法名將預設成該bean定義的id。

表達依賴注入關係層面
為了表達bean與bean之間的依賴關係，在XML形式中一般是這樣：

<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">    <propery name ="dependencyService" ref="dependencyService" /></bean><bean id="dependencyService" class="DependencyServiceImpl"></bean>

而基於JavaConfig的配置形式是這樣的：

@Configurationpublic class MockConfiguration{    @Bean    public MockService mockService(){        return new MockServiceImpl(dependencyService());    }        @Bean    public DependencyService dependencyService(){        return new DependencyServiceImpl();    }}

如果一個bean的定義依賴其他bean,則直接調用對應的JavaConfig類中依賴bean的建立方法就可以了。

@ComponentScan

@ComponentScan這個註解在Spring中很重要，它對應XML配置中的元素，@ComponentScan的功能其實就是自動掃描並載入合格組件（比如@Component和@Repository等）或者bean定義，最終將這些bean定義載入到IoC容器中。

我們可以通過basePackages等屬性來細粒度的定製@ComponentScan自動掃描的範圍，如果不指定，則預設Spring架構實現會從聲明@ComponentScan所在類的package進行掃描。

註：所以SpringBoot的啟動類最好是放在root package下，因為預設不指定basePackages。

@EnableAutoConfiguration

個人感覺@EnableAutoConfiguration這個Annotation最為重要，所以放在最後來解讀，大家是否還記得Spring架構提供的各種名字為@Enable開頭的Annotation定義？比如@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等，@EnableAutoConfiguration的理念和做事方式其實一脈相承，簡單概括一下就是，藉助@Import的支援，收集和註冊特定情境相關的bean定義。

@EnableScheduling是通過@Import將Spring調度架構相關的bean定義都載入到IoC容器。
@EnableMBeanExport是通過@Import將JMX相關的bean定義載入到IoC容器。
而@EnableAutoConfiguration也是藉助@Import的協助，將所有符合自動設定條件的bean定義載入到IoC容器，僅此而已！

@EnableAutoConfiguration作為一個複合Annotation,其自身定義關鍵資訊如下：

@SuppressWarnings("deprecation")@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Documented@Inherited@AutoConfigurationPackage@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)public @interface EnableAutoConfiguration {    ...}

其中，最關鍵的要屬@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，藉助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以協助SpringBoot應用將所有合格@Configuration配置都載入到當前SpringBoot建立並使用的IoC容器。就像一隻“八爪魚”一樣

藉助於Spring架構原有的一個工具類：SpringFactoriesLoader的支援，@EnableAutoConfiguration可以智能的自動設定功效才得以大功告成！

自動設定幕後英雄：SpringFactoriesLoader詳解

SpringFactoriesLoader屬於Spring架構私人的一種擴充方案，其主要功能就是從指定的設定檔META-INF/spring.factories載入配置。

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尋找的功能支援，即根據@EnableAutoConfiguration的完整類名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作為尋找的Key,擷取對應的一組@Configuration類

就是從SpringBoot的autoconfigure依賴包中的META-INF/spring.factories設定檔中摘錄的一段內容，可以很好地說明問題。

所以，@EnableAutoConfiguration自動設定的魔法騎士就變成了：從classpath中搜尋所有的META-INF/spring.factories設定檔，並將其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration對應的配置項通過反射（Java Refletion）執行個體化為對應的標註了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置類，然後匯總為一個並載入到IoC容器。

深入探索SpringApplication執行流程

SpringApplication的run方法的實現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：

• 如果我們使用的是SpringApplication的靜態run方法，那麼，這個方法裡面首先要建立一個SpringApplication對象執行個體，然後調用這個建立好的SpringApplication的執行個體方法。在SpringApplication執行個體初始化的時候，它會提前做幾件事情：

根據classpath裡面是否存在某個特徵類（org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext）來決定是否應該建立一個為Web應用使用的ApplicationContext類型。
使用SpringFactoriesLoader在應用的classpath中尋找並載入所有可用的ApplicationContextInitializer。
使用SpringFactoriesLoader在應用的classpath中尋找並載入所有可用的ApplicationListener。
推斷並設定main方法的定義類。

• SpringApplication執行個體初始化完成並且完成設定後，就開始執行run方法的邏輯了，方法執行伊始，首先遍曆執行所有通過SpringFactoriesLoader可以尋找到並載入的SpringApplicationRunListener。調用它們的started()方法，告訴這些SpringApplicationRunListener，“嘿，SpringBoot應用要開始執行咯！”。

• 建立並配置當前Spring Boot應用將要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile）。

• 遍曆調用所有SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()的方法，告訴他們：“當前SpringBoot應用使用的Environment準備好了咯！”。

• 如果SpringApplication的showBanner屬性被設定為true，則列印banner。

• 根據使用者是否明確設定了applicationContextClass類型以及初始化階段的推斷結果，決定該為當前SpringBoot應用建立什麼類型的ApplicationContext並建立完成，然後根據條件決定是否添加ShutdownHook，決定是否使用自訂的BeanNameGenerator，決定是否使用自訂的ResourceLoader，當然，最重要的，將之前準備好的Environment設定給建立好的ApplicationContext使用。

• ApplicationContext建立好之後，SpringApplication會再次藉助Spring-FactoriesLoader，尋找並載入classpath中所有可用的ApplicationContext-Initializer，然後遍曆調用這些ApplicationContextInitializer的initialize（applicationContext）方法來對已經建立好的ApplicationContext進行進一步的處理。

• 遍曆調用所有SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法。

• 最核心的一步，將之前通過@EnableAutoConfiguration擷取的所有配置以及其他形式的IoC容器配置載入到已經準備完畢的ApplicationContext。

• 遍曆調用所有SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法。

• 調用ApplicationContext的refresh()方法，完成IoC容器可用的最後一道工序。

• 尋找當前ApplicationContext中是否註冊有CommandLineRunner，如果有，則遍曆執行它們。

• 正常情況下，遍曆執行SpringApplicationRunListener的finished()方法、（如果整個過程出現異常，則依然調用所有SpringApplicationRunListener的finished()方法，只不過這種情況下會將異常資訊一併傳入處理）
  去除事件通知點後，整個流程如下：

總結

到此，SpringBoot的核心組件完成了基本的解析，綜合來看，大部分都是Spring架構背後的一些概念和實踐方式，SpringBoot只是在這些概念和實踐上對特定的情境事先進行了固化和升華，而也恰恰是這些固化讓我們開發基於Sping架構的應用更加方便高效。

想要查看更多Spring Boot乾貨教程,可前往：Spring Boot乾貨系列總綱

參考

本章節大部分參考了《SpringBoot揭秘快速構建為服務體系》這本書的第三章，個人看過的幾本書就感覺這本書介紹原理的章節最為透徹，本章也算這本書最精華的部分。所以我沒忍住就分享出來給大家學習。當然主要是我也沒有這本書的電子版，無法分享給大家了，深表遺憾(。?＿?。)?

【轉】Spring Boot乾貨系列：（三）啟動原理解析