springboot启动原理

JSON 2024-03-04 17:16:23 577

Spring Boot是什么?

springboot是依赖于spring的，比起spring，除了拥有spring的全部功能以外，springboot无需繁琐的xml配置，这取决于它自身强大的自动装配功能；并且自身已嵌入Tomcat、Jetty等web容器，集成了springmvc，使得springboot可以直接运行，不需要额外的容器，提供了一些大型项目中常见的非功能性特性，如嵌入式服务器、安全、指标，健康检测、外部配置等，

其实spring大家都知道，boot是启动的意思。所以，spring boot其实就是一个启动spring项目的一个工具而已，总而言之，springboot 是一个服务于框架的框架；也可以说springboot是一个工具，这个工具简化了spring的配置；

Spring Boot的核心功能

1、可独立运行的Spring项目：Spring Boot可以以jar包的形式独立运行。

2、内嵌的Servlet容器：Spring Boot可以选择内嵌Tomcat、Jetty或者Undertow，无须以war包形式部署项目。

3、简化的Maven配置：Spring提供推荐的基础 POM 文件来简化Maven 配置。

4、自动配置Spring：Spring Boot会根据项目依赖来自动配置Spring 框架，极大地减少项目要使用的配置。

5、提供生产就绪型功能：提供可以直接在生产环境中使用的功能，如性能指标、应用信息和应用健康检查。

6、无代码生成和xml配置：Spring Boot不生成代码。完全不需要任何xml配置即可实现Spring的所有配置。

Spring Boot启动过程

springboot的启动经过了一些一系列的处理，我们先看看整体过程的流程图

你别说，步骤还挺多，但是不要紧，为了帮助大家理解，接下来将上面的编号一个个地讲解，以通俗易懂的方式告诉大家，里面都做了什么事情，废话不多说，开整

1、运行 SpringApplication.run() 方法

可以肯定的是，所有的标准的springboot的应用程序都是从run方法开始的

1 package com.spring;
2 import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory;
3 import org.springframework.boot.SpringApplication;
4 import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
5 import org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext;
6
7 @SpringBootApplication
8 public class App {
9
10 public static void main(String[] args) {
11 // 启动springboot
12 ConfigurableApplicationContext run = SpringApplication.run(App.class, args);
13 }
14
15 }

进入run方法后，会 new 一个SpringApplication 对象，创建这个对象的构造函数做了一些准备工作，编号第2~5步就是构造函数里面所做的事情

1 /**
2 * Static helper that can be used to run a {@link SpringApplication} from the
3 * specified sources using default settings and user supplied arguments.
4 * @param primarySources the primary sources to load
* @param args the application arguments (usually passed from a Java main
method)
5
6 * @return the running {@link ApplicationContext}
7 */
8 public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources,
9 String[] args) {
10 return new SpringApplication(primarySources).run(args); 
11 }

2、确定应用程序类型

在SpringApplication的构造方法内，首先会通过 WebApplicationType.deduceFromClasspath()；方法判断当前应用程序的容器，默认使用的是Servlet 容器，除了servlet之外，还有NONE 和 REACTIVE （响应式编程）；
3、加载所有的初始化器

这里加载的初始化器是springboot自带初始化器，从从 META-INF/spring.factories 配置文件中加载的，那么这个文件在哪呢？自带有2个，分别在源码的jar包的 spring-boot-autoconfigure 项目和 spring-boot 项目里面各有一个

spring.factories文件里面，看到开头是

org.springframework.context.ApplicationContextInitializer 接口就是初始化器了，

MyApplicationContextInitializer.java

1 package com.spring.application;
2
3 import org.springframework.context.ApplicationContextInitializer;
4 import org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext;
5 /**
6 * 自定义的初始化器
7 */
public class MyApplicationContextInitializer implements
ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext> {
8
9 @Override
 public void initialize(ConfigurableApplicationContext
configurableApplicationContext) {
10
11 System.out.println("我是初始化的 MyApplicationContextInitializer...");
12 } 
13 }

在resources目录下添加 META-INF/spring.factories 配置文件，内容如下，将自定义的初始化器注册进去；

1 org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
2 com.spring.application.MyApplicationContextInitializer

启动springboot后，就可以看到控制台打印的内容了，在这里我们可以很直观的看到它的执行顺序，是在打印banner的后面执行的；

4、加载所有的监听器

加载监听器也是从 META-INF/spring.factories 配置文件中加载的，与初始化不同的是，监听器加载的是实现了 ApplicationListener 接口的类

自定义监听器也跟初始化器一样，依葫芦画瓢就可以了，这里不在举例；

5、设置程序运行的主类

deduceMainApplicationClass(); 这个方法仅仅是找到main方法所在的类，为后面的扫包作准备，

deduce是推断的意思，所以准确地说，这个方法作用是推断出主方法所在的类；

6、开启计时器

程序运行到这里，就已经进入了run方法的主体了，第一步调用的run方法是静态方法，那个时候还没实例化SpringApplication对象，现在调用的run方法是非静态的，是需要实例化后才可以调用的，进来后首先会开启计时器，这个计时器有什么作用呢？顾名思义就使用来计时的嘛，计算springboot启动花了多长时间；关键代码如下：

1 // 实例化计时器
2 StopWatch stopWatch = new StopWatch();
3 // 开始计时 
4 stopWatch.start();

7、将java.awt.headless设置为true

这里将java.awt.headless设置为true，表示运行在服务器端，在没有显示器器和鼠标键盘的模式下照样可以工作，模拟输入输出设备功能。

做了这样的操作后,SpringBoot想干什么呢?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. 方法主体如下：

1 private void configureHeadlessProperty() {
System.setProperty(SYSTEM_PROPERTY_JAVA_AWT_HEADLESS,
System.getProperty(
2
SYSTEM_PROPERTY_JAVA_AWT_HEADLESS, Boolean.
(this.headless)));
3 
4 }

通过方法可以看到，setProperty()方法里面又有个getProperty()；这不多此一举吗？其实 getProperty()方法里面有2个参数，第一个key值，第二个是默认值，意思是通过key值查找属性值，如果属性值为空，则返回默认值 true；保证了一定有值的情况；

8、获取并启用监听器

这一步通过监听器来实现初始化的的基本操作，这一步做了2件事情

1.创建所有Spring运行监听器并发布应用启动事件

2.启用监听器

9、设置应用程序参数

将执行run方法时传入的参数封装成一个对象

仅仅是将参数封装成对象，没啥好说的，对象的构造函数如下

1 public DefaultApplicationArguments(String[] args) {
2 Assert.notNull(args, "Args must not be null");
3 this.source = new Source(args);
4 this.args = args; 
5 }

那么问题来了，这个参数是从哪来的呢？其实就是main方法里面执行静态run方法传入的参数，

10、准备环境变量

准备环境变量，包含系统属性和用户配置的属性，执行的代码块在 prepareEnvironment 方法内打了断点之后可以看到，它将maven和系统的环境变量都加载进来了

11、忽略bean信息

这个方法configureIgnoreBeanInfo() 这个方法是将 spring.beaninfo.ignore 的默认值值设为true，意思是跳过beanInfo的搜索，其设置默认值的原理和第7步一样；

1 private void configureIgnoreBeanInfo(ConfigurableEnvironment environment) {
2 if (System.getProperty(
3CachedIntrospectionResults.IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME) == null) {
4Boolean ignore =
environment.getProperty("spring.beaninfo.ignore",
5 Boolean.class, Boolean.TRUE);
System.setProperty(CachedIntrospectionResults.IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME,
6
7 ignore.());
8 }
9 }

当然也可以在配置文件中添加以下配置来设为false

1 spring.beaninfo.ignore=false

目前还不知道这个配置的具体作用，待作者查明后在补上

12、打印 banner 信息

显而易见，这个流程就是用来打印控制台那个很大的spring的banner的，就是下面这个东东

那他在哪里打印的呢？他在 SpringBootBanner.java 里面打印的，这个类实现了Banner 接口，

而且banner信息是直接在代码里面写死的；

有些公司喜欢自定义banner信息，如果想要改成自己喜欢的图标该怎么办呢，其实很简单,只需要在 resources目录下添加一个 banner.txt 的文件即可，txt文件内容如下

一定要添加到resources目录下，别加错了

只需要加一个文件即可，其他什么都不用做，然后直接启动springboot，就可以看到效果了

13、创建应用程序的上下文

实例化应用程序的上下文，调用 createApplicationContext() 方法，这里就是用反射创建对象，没什么好说的；

14、实例化异常报告器

异常报告器是用来捕捉全局异常使用的，当springboot应用程序在发生异常时，异常报告器会将其捕捉并做相应处理，在spring.factories 文件里配置了默认的异常报告器，

需要注意的是，这个异常报告器只会捕获启动过程抛出的异常，如果是在启动完成后，在用户请求时报错，异常报告器不会捕获请求中出现的异常，

了解原理了，接下来我们自己配置一个异常报告器来玩玩；

MyExceptionReporter.java 继承 SpringBootExceptionReporter 接口

1 package com.spring.application;
2
3 import org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter;
4 import org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext;
5
6 public class MyExceptionReporter implements SpringBootExceptionReporter {
7
8
9 private ConfigurableApplicationContext context;
10 // 必须要有一个有参的构造函数，否则启动会报错
11 MyExceptionReporter(ConfigurableApplicationContext context) {
12 this.context = context;
13 }
14
15 @Override
16 public boolean reportException(Throwable failure) {
17 System.out.println("进入异常报告器");
18 failure.printStackTrace();
19 // 返回false会打印详细springboot错误信息，返回true则只打印异常信息
20 return false;
21 }
22 }

在 spring.factories 文件中注册异常报告器

1 # Error Reporters 异常报告器
2 org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter=\ 
3 com.spring.application.MyExceptionReporter

接着我们在application.yml 中把端口号设置为一个很大的值，这样肯定会报错，

1 server: 
   2   port: 80828888

15、准备上下文环境

这里准备的上下文环境是为了下一步刷新做准备的，里面还做了一些额外的事情；

15.1、实例化单例的beanName生成器

在 postProcessApplicationContext(context); 方法里面。使用单例模式创建了 BeanNameGenerator 对象，其实就是beanName生成器，用来生成bean对象的名称

15.2、执行初始化方法

初始化方法有哪些呢？还记得第3步里面加载的初始化器嘛？其实是执行第3步加载出来的所有初始化器，实现了ApplicationContextInitializer 接口的类

15.3、将启动参数注册到容器中

这里将启动参数以单例的模式注册到容器中，是为了以后方便拿来使用，参数的beanName 为： springApplicationArguments

16、刷新上下文

刷新上下文已经是spring的范畴了，自动装配和启动 tomcat就是在这个方法里面完成的，还有其他的 spring自带的机制在这里就不一一细说了，

17、刷新上下文后置处理

afterRefresh 方法是启动后的一些处理，留给用户扩展使用，目前这个方法里面是空的，

1 /**
2 * Called after the context has been refreshed.
3 * @param context the application context
4 * @param args the application arguments
5 */
6 protected void afterRefresh(ConfigurableApplicationContext context,
7 ApplicationArguments args) {
8 }

18、结束计时器

到这一步，springboot其实就已经完成了，计时器会打印启动springboot的时长

在控制台看到启动还是挺快的，不到2秒就启动完成了；

19、发布上下文准备就绪事件

告诉应用程序，我已经准备好了，可以开始工作了

20、执行自定义的run方法

这是一个扩展功能，callRunners(context, applicationArguments) 可以在启动完成后执行自定义的 run方法；有2中方式可以实现：

1.实现 ApplicationRunner 接口

2. 实现 CommandLineRunner 接口

接下来我们验证一把，为了方便代码可读性，我把这2种方式都放在同一个类里面

1 package com.spring.init;
2
3 import org.springframework.boot.ApplicationArguments;
4 import org.springframework.boot.ApplicationRunner;
5 import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
6 import org.springframework.stereotype.Component;
7
8 /**
9 * 自定义run方法的2种方式
10 */
11 @Component
12 public class MyRunner implements ApplicationRunner, CommandLineRunner {
13
14 @Override
15 public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
16 System.out.println(" 我是自定义的run方法1，实现 ApplicationRunner 接口既可运行" 
 );
17 }
18
19 @Override
20 public void run(String... args) throws Exception {
 System.out.println(" 我是自定义的run方法2，实现 CommandLineRunner 接口既可运行" 
 );
21
22 }
23 }

启动springboot后就可以看到控制台打印的信息了