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