springboot启动流程源码分析（一）

前言：springboot相信基本上所有的人都使用过，但是对于一些初学者可能只是知道如何使用，但是对于它实现的原理不太熟悉，今天跟大家一起去分析下它的启动源码。其实也是比较简单，相信通过这篇文章能对一些初学者有一些帮助，在学习这篇文章之前最好有spring的基础知识。

一、引入问题

今天我们是以web应用为例来分析springboot的启动原理，首先我们看如下的代码

@SpringBootApplication
public class HellobootApplication {
   

   public static void main(String[] args) {
   
      SpringApplication.run(HellobootApplication.class, args);
   }

}

我们知道当我们run这个main方法时，web应用程序就能启动。那么首先请大家思考如下问题

1、springboot如何和spring容器关联上

2、我们没有看到有tomcat容器，为什么能够支撑起web应用

3、当我们引用第三方的starter时，为什么会自动实例化一些类，我们并没有扫描到第三方的包，甚至我们对第三方的包的路径都不知道

带着上面三个问题，我们一起来看下springboot的启动的原理吧

二、源码分析（1）

首先分析上面第一个问题（springboot如何和spring容器关联上）

SpringApplication#run()

public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource,
      String... args) {
   
    //看这里
   return run(new Class<?>[] {
    primarySource }, args);
}

run()

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

继续记者往下看

run()

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
   
   StopWatch stopWatch = new StopWatch();
   stopWatch.start();
   ConfigurableApplicationContext context = null;
   Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
   configureHeadlessProperty();
   SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
   listeners.starting();
   try {
   
      ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
            args);
      ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
            applicationArguments);
      configureIgnoreBeanInfo(environment);
      Banner printedBanner = printBanner(environment);
       //从这个方法名字看，大概就能猜测出来意思了，这里就是创建spring的context
      context = createApplicationContext();
      exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
            SpringBootExceptionReporter.class,
            new Class[] {
    ConfigurableApplicationContext.class }, context);
      prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
            printedBanner);
       //这个方法名字，看起来是不是很熟悉
      refreshContext(context);
      afterRefresh(context, applicationArguments);
      stopWatch.stop();
      if (this.logStartupInfo) {
   
         new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
               .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
      }
      listeners.started(context);
      callRunners(context, applicationArguments);
   }
   catch (Throwable ex) {
   
      handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
      throw new IllegalStateException(ex);
   }

   try {
   
      listeners.running(context);
   }
   catch (Throwable ex) {
   
      handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
      throw new IllegalStateException(ex);
   }
   return context;
}

这个方法，我们重点看两个地方

（1）createApplicationContext()

（2）refreshContext(context)

如果对spring源码有了解的话，我们大概能猜到这两个方法的意思，第一个时创建spring上下文，第二个就是刷新上下文，这两个地方其实就实现了springboot–>spring容器

比如我们单元测试的时候，经常编写如下代码进行启动spring容器

ClassPathXmlApplicationContext app = new ClassPathXmlApplicationContext("xxx.xml")

1、我们先看createApplicationContext()方法

protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
   
   Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
   if (contextClass == null) {
   
      try {
   
         switch (this.webApplicationType) {
   
         case SERVLET:
            //重点看加载的这个class的路径
            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);
      }
   }
   //后面就是通过反射创建ApplicationContext上下文了，后面不再继续跟了
   return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}

这里我们重点看一下加载的是哪个ApplicationContext的上下文，因为ApplicationContext有很多子类，我们看下常量（DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS）对应的class是哪个

/** * The class name of application context that will be used by default for web * environments. */
public static final String DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.boot."
      + "web.servlet.context.AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext";

所以这里创建的ApplicationContext的上下文是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，这里很重要，大家先记一下（不同的ApplicationContext有些方法实现的细节是不一样的）

2、接着看上面的refreshContext(context)

private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {
   
   //继续看该方法
    refresh(context);
   if (this.registerShutdownHook) {
   
      try {
   
         context.registerShutdownHook();
      }
      catch (AccessControlException ex) {
   
         // Not allowed in some environments.
      }
   }
}

refresh()

protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
   
   Assert.isInstanceOf(AbstractApplicationContext.class, applicationContext);
   //这里就调用了spring的context包中的容器刷新了
   ((AbstractApplicationContext) applicationContext).refresh();
}

分析到这里，相信大家都知道springboot如何和spring容器相关联的了

三、源码分析（2）

上面介绍了springboot如何与spring容器进行关联的，接着我们看web应用时，我们没有将应用放入tomcat中时，为何能实现web应用

上面有一个地方，我让大家重点记住创建ApplicationContext时，到底是创建了哪个ApplicationContext的子类，其实是创建了AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext那么我们来看下ApplicationContext.refresh()方法

AbstractApplicationContext.refresh()

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   
   synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
   
      // Prepare this context for refreshing.
      prepareRefresh();

      // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
      ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

      // Prepare the bean factory for use in this context.
      prepareBeanFactory(beanFactory);

      try {
   
         // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
         postProcessBeanFactory(beanFactory);

         // Invoke factory processors registered as beans in the context.
         invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

         // Register bean processors that intercept bean creation.
         registerBeanPostProcessors(beanFactory);

         // Initialize message source for this context.
         initMessageSource();

         // Initialize event multicaster for this context.
         initApplicationEventMulticaster();

         // Initialize other special beans in specific context subclasses.
         //咱们重点看这里，上面的英文注释写的也很详细，可以在子类中实例化其他bean
         onRefresh();

         // Check for listener beans and register them.
         registerListeners();

         // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
         finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

         // Last step: publish corresponding event.
         finishRefresh();
      }

      catch (BeansException ex) {
   
         if (logger.isWarnEnabled()) {
   
            logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
                  "cancelling refresh attempt: " + ex);
         }

         // Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
         destroyBeans();

         // Reset 'active' flag.
         cancelRefresh(ex);

         // Propagate exception to caller.
         throw ex;
      }

      finally {
   
         // Reset common introspection caches in Spring's core, since we
         // might not ever need metadata for singleton beans anymore...
         resetCommonCaches();
      }
   }
}

这个方法我相信对spring源码有了解的人都非常熟悉这个方法，这个方法就是spring代码的入口，非常重要。这里其实是实现了模板方法设计模式，这里是定义了基本的骨架，有些方法可以在不同的子类有不同的实现，我们上面看到创建的springboot的web应用程序默认创建的是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，我们来看下它的onRefresh()方法（在他的父类ServletWebServerApplicationContext中）

ServletWebServerApplicationContext.onRefresh()

@Override
protected void onRefresh() {
   
   super.onRefresh();
   try {
   
       //重点看这里
      createWebServer();
   }
   catch (Throwable ex) {
   
      throw new ApplicationContextException("Unable to start web server", ex);
   }
}

咱们重点看createWebServer()，这里从方法名就能看出创建web服务

private void createWebServer() {
   
   WebServer webServer = this.webServer;
   ServletContext servletContext = getServletContext();
   if (webServer == null && servletContext == null) {
   
      ServletWebServerFactory factory = getWebServerFactory();
       //创建web服务在这里，这里是工厂方法
      this.webServer = factory.getWebServer(getSelfInitializer());
   }
   else if (servletContext != null) {
   
      try {
   
         getSelfInitializer().onStartup(servletContext);
      }
      catch (ServletException ex) {
   
         throw new ApplicationContextException("Cannot initialize servlet context",
               ex);
      }
   }
   initPropertySources();
}

上面是工厂方法，有Jetty和tomcat，我们这里点tomcat进去看看

TomcatServletWebServerFactory.getWebServer()

@Override
public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {
   
   Tomcat tomcat = new Tomcat();
   File baseDir = (this.baseDirectory != null) ? this.baseDirectory
         : createTempDir("tomcat");
   tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());
   Connector connector = new Connector(this.protocol);
   tomcat.getService().addConnector(connector);
   customizeConnector(connector);
   tomcat.setConnector(connector);
   tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
   configureEngine(tomcat.getEngine());
   for (Connector additionalConnector : this.additionalTomcatConnectors) {
   
      tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);
   }
   prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);
   return getTomcatWebServer(tomcat);
}

这里相信大家就很清晰了，这里自己创建了一个Tomcat，最后会调用tomcat.start()这里我就不继续往下跟了，感兴趣的可以继续往下看看。另外如果感兴趣的同学可以看看这里的Tomcat的设置和我们下载的tomcat中的server.xml文件进行对比一下，看看有什么相似的地方

这篇文章就先分析到这里吧，还留了一个最后一个问题（如何自动加载第三方的starter），我们到下一篇文章再详细的分析