SpringBoot启动全流程源码解析（超详细版）[通俗易懂]

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我们在使用SpringBoot启动项目的时候，可能只需加一个注解，然后启动main，整个项目就运行了起来，但事实真的是所见即所得吗，还是SpringBoot在背后默默做了很多？本文会通过源码解析的方式深入理解SpringBoot启动全过程

SpringBoot启动过程流程图

源码解析

大家不要抗拒源码解析，这个非常优秀的代码，我们如果能够学会对自己代码编写水平大有裨益

首先，我们先来看下SpringBoot项目的启动类

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

一个是@SpringBootApplication，参考另一篇文章SpringBoot自动配置实现原理及源码解析（2.3.x）
另一个关键点是SpringApplication.run()方法，这是一个静态方法，我们详细看下代码：

	/** * 静态方法 */
	public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource, String... args) { 
   
		return run(new Class<?>[]{ 
   primarySource}, args);
	}
	
	/** * 调用此方法启动会使用默认设置和用户提供的参数args */
	public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) { 
   
		// 实例化SpringApplication，然后调用run
		return new SpringApplication(primarySources).run(args);
	}

可以看到代码new SpringApplication()，new了一个这个对象，然后调用run，我们先看看SpringApplication构造函数：

	public SpringApplication(Class<?>... primarySources) { 
   
		this(null, primarySources);
	}
	
	public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) { 
   
		this.resourceLoader = resourceLoader;
		Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
		// 把SpringDemoApplication作为primarySources属性存储起来
		this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
		// 从classpath中推断是否为web应用
		this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
		// 获取启动加载器
		this.bootstrappers = new ArrayList<>(getSpringFactoriesInstances(Bootstrapper.class));
		// 设置初始化器（Initializer），最后会调用这些功能
		setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
		// 设置监听器（Listener）
		setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
		// 获取main方法所在的类
		this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
	}

基本就是做如下几件事情：

1. 配置primarySources
2. 配置环境是否为web环境
3. 创建初始化构造器setInitializers
4. 创建应用监听器
5. 配置应用主方法所在类（就是main方法所在类）

基本上就是做一些必要的属性初始化和赋值，接下来我们看下关键方法run

	/** * 运行spring应用程序，创建并刷新一个新的 {@link ApplicationContext}. * * @param args the application arguments (usually passed from a Java main method) * @return a running {@link ApplicationContext} */
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) { 

// 计时工具
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
// 创建启动上下文对象
DefaultBootstrapContext bootstrapContext = createBootstrapContext();
ConfigurableApplicationContext context = null;
configureHeadlessProperty();
// 第一步：获取并启动监听器
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);
try { 

ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
// 第二步：准备环境
ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);
configureIgnoreBeanInfo(environment);
// 第三步：打印banner，就是启动的时候在console的spring图案
Banner printedBanner = printBanner(environment);
// 第四步：创建spring容器
context = createApplicationContext();
context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
// 第五步：spring容器前置处理
prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
// 第六步：刷新容器
refreshContext(context);
// 第七步：spring容器后置处理
afterRefresh(context, applicationArguments);
stopWatch.stop(); // 结束计时器并打印，这就是我们启动后console的显示的时间
if (this.logStartupInfo) { 

new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}
// 发出启动结束事件
listeners.started(context);
// 执行runner的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 { 

listeners.running(context);
} catch (Throwable ex) { 

// 异常处理，如果run过程发生异常
handleRunFailure(context, ex, null);
throw new IllegalStateException(ex);
}
// 返回最终构建的容器对象
return context;
}

基本流程如下：

1. 启动一个计时器，启动完成后会打印耗时
2. 获取并启动监听器 SpringApplicationRunListeners
3. 配置环境 ConfigurableEnvironment
4. Banner配置，就是控制台的那个spirng
5. 应用上下文模块（前置处理、刷新、后置处理） ConfigurableApplicationContext
6. 发出启动结束事件并结束计时

这里的每一个方法都是做了很多事情，接下来我们一步步深入看下

run方法第一步：获取并启动监听器

这里的启动监听就是我们需要监听SpringBoot的启动流程监听，实现SpringApplicationRunListener类即可监听

	/** * 获取运行监听的监听者们，在对应的阶段会发送对应的事件到监听者 * @param args * @return */
private SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) { 

Class<?>[] types = new Class<?>[]{ 
SpringApplication.class, String[].class};
return new SpringApplicationRunListeners(logger,
getSpringFactoriesInstances(SpringApplicationRunListener.class, types, this, args),
this.applicationStartup);
}

SpringApplicationRunListener类如下：

public interface SpringApplicationRunListener { 

/** * 当调用run方法后会立即调用，可以用于非常早期的初始化 */
default void starting(ConfigurableBootstrapContext bootstrapContext) { 

starting();
}
/** * 环境准备好之后调用 */
default void environmentPrepared(ConfigurableBootstrapContext bootstrapContext,
ConfigurableEnvironment environment) { 

environmentPrepared(environment);
}
/** * 在加载资源之前，ApplicationContex准备好之后调用 */
default void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context) { 

}
/** * 在加载应用程序上下文但在其刷新之前调用 */
default void contextLoaded(ConfigurableApplicationContext context) { 

}
/** * 上下文已经刷新且应用程序已启动且所有{@link CommandLineRunner commandLineRunner} * 和{@link ApplicationRunner ApplicationRunners}未调用之前调用 */
default void started(ConfigurableApplicationContext context) { 

}
/** * 当应用程序上下文被刷新并且所有{@link CommandLineRunner commandLineRunner} * 和{@link ApplicationRunner ApplicationRunners}都已被调用时，在run方法结束之前立即调用。 */
default void running(ConfigurableApplicationContext context) { 

}
/** * 在启动过程发生失败时调用 */
default void failed(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception) { 

}
}

run方法第二步：准备环境

	/** * 创建并配置SpringBooty应用j将要使用的Environment * * @param listeners * @param bootstrapContext * @param applicationArguments * @return */
private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners,
DefaultBootstrapContext bootstrapContext, ApplicationArguments applicationArguments) { 

// 根据不同的web类型创建不同实现的Environment对象
ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
// 配置环境
configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
ConfigurationPropertySources.attach(environment);
// 发送环境已准备完成事件
listeners.environmentPrepared(bootstrapContext, environment);
DefaultPropertiesPropertySource.moveToEnd(environment);
// 根据命令行参数中spring.profiles.active属性配置Environment对象中的activeProfile（比如dev、prod、test）
configureAdditionalProfiles(environment);
// 绑定环境中spring.main属性绑定到SpringApplication对象中
bindToSpringApplication(environment);
// 如果用户使用spring.main.web-application-type属性手动设置了webApplicationType
if (!this.isCustomEnvironment) { 

// 将环境对象转换成用户设置的webApplicationType相关类型，他们是继承同一个父类，直接强转
environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader()).convertEnvironmentIfNecessary(environment,
deduceEnvironmentClass());
}
ConfigurationPropertySources.attach(environment);
return environment;
}

这里主要有如下过程：

1. 创建配置环境 ConfigurableEnvironment
2. 加载属性文件资源
3. 配置监听

run方法第三步：打印banner

	/** * 打印banner * * @param environment * @return */
private Banner printBanner(ConfigurableEnvironment environment) { 

// banner模式，可以是console、log、off
if (this.bannerMode == Banner.Mode.OFF) { 

return null;
}
ResourceLoader resourceLoader = (this.resourceLoader != null) ? this.resourceLoader
: new DefaultResourceLoader(null);
SpringApplicationBannerPrinter bannerPrinter = new SpringApplicationBannerPrinter(resourceLoader, this.banner);
if (this.bannerMode == Mode.LOG) { 

return bannerPrinter.print(environment, this.mainApplicationClass, logger);
}
return bannerPrinter.print(environment, this.mainApplicationClass, System.out);
}

基本就是依据不同情况打印banner而已，比较简单

run方法第四步：创建spring容器

最终获取到ConfigurableApplicationContext上下文对象

run方法第五步：spring容器前置处理

	/** * Spring容器准备 */
private void prepareContext(DefaultBootstrapContext bootstrapContext, ConfigurableApplicationContext context,
ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners,
ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) { 

// 设置上下文环境
context.setEnvironment(environment);
//
postProcessApplicationContext(context);
// 执行所有ApplicationContextInitializer对象的initialize方法（这些对象是通过读取spring.factories加载）
applyInitializers(context);
// 发布上下文准备完成事件到所有监听器
listeners.contextPrepared(context);
bootstrapContext.close(context);
if (this.logStartupInfo) { 

logStartupInfo(context.getParent() == null);
logStartupProfileInfo(context);
}
//
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();
beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);
if (printedBanner != null) { 

beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
}
if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) { 

((DefaultListableBeanFactory) beanFactory)
.setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);
}
if (this.lazyInitialization) { 

context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());
}
// Load the sources
Set<Object> sources = getAllSources();
Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
// 加载bean到上下文
load(context, sources.toArray(new Object[0]));
// 发送上下文加载完成事件
listeners.contextLoaded(context);
}

run方法第六步：刷新容器【关键】

	/** * 刷新应用程序上下文 * * @param context */
private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) { 

// 注册一个关闭钩子，在jvm停止时会触发，然后退出时执行一定的退出逻辑
if (this.registerShutdownHook) { 

try { 

// 添加：Runtime.getRuntime().addShutdownHook()
// 移除：Runtime.getRuntime().removeShutdownHook(this.shutdownHook)
context.registerShutdownHook();
} catch (AccessControlException ex) { 

// Not allowed in some environments.
}
}
// ApplicationContext真正开始初始化容器和创建bean的阶段
refresh((ApplicationContext) context);
}
protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) { 

Assert.isInstanceOf(ConfigurableApplicationContext.class, applicationContext);
refresh((ConfigurableApplicationContext) applicationContext);
}
protected void refresh(ConfigurableApplicationContext applicationContext) { 

applicationContext.refresh();
}

调用应用上下文对象的refresh()方法，接下来我i门到ConfigurableApplicationContext类中去看下这个方法

public interface ConfigurableApplicationContext extends ApplicationContext, Lifecycle, Closeable { 

void refresh() throws BeansException, IllegalStateException;
}

这是一个接口，且这个类是在spring框架中，非springboot，它的实现类共有三个
AbstractApplicationContext是一个抽象类，其余两个类都继承了它，我们来看看这个抽象类的代码：

@Override
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException { 

synchronized (this.startupShutdownMonitor) { 

StartupStep contextRefresh = this.applicationStartup.start("spring.context.refresh");
// 第一步：准备更新上下时的预备工作
prepareRefresh();
// 第二步：获取上下文内部BeanFactory
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
// 第三步：对BeanFactory做预备工作
prepareBeanFactory(beanFactory);
try { 

// 第四步：允许在上下文子类中对bean工厂进行post-processing
postProcessBeanFactory(beanFactory);
StartupStep beanPostProcess = this.applicationStartup.start("spring.context.beans.post-process");
// 第五步：调用上下文中注册为bean的工厂 BeanFactoryPostProcessor
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
// 第六步：注册拦截bean创建的拦截器
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
beanPostProcess.end();
// 第七步：初始化MessageSource(国际化相关)
initMessageSource();
// 第八步：初始化容器事件广播器(用来发布事件)
initApplicationEventMulticaster();
// 第九步：初始化一些特殊的bean
onRefresh();
// 第十步：将所有监听器注册到前两步创建的事件广播器中
registerListeners();
// 第十一步：结束bean的初始化工作（主要将所有单例BeanDefinition实例化）
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
// 第十二步：afterRefresh（上下文刷新完毕，发布相应事件）
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();
contextRefresh.end();
}
}
}

这里有非常多的步骤，上下文对象主要的bean也是在这里进行处理的，具体的说明可以看注释

其中，我们这里是web应用，所以实现类是ServletWebServerApplicationContext，我们看下这个类refresh()的代码：

	@Override
public final void refresh() throws BeansException, IllegalStateException { 

try { 

super.refresh();
}
catch (RuntimeException ex) { 

WebServer webServer = this.webServer;
if (webServer != null) { 

webServer.stop();
}
throw ex;
}
}

主要还是调用父类方法，没有什么特殊的

run方法/第七步：spring容器后置处理 afterRefresh()

	protected void afterRefresh(ConfigurableApplicationContext context, ApplicationArguments args) { 

}

这是一个空的方法

run方法启动后

主要做如下几件事情：

1. 发出启动结束事件
2. 执行实现ApplicationRunner、CommandLineRunner的run方法
3. 发布应用程序已启动（ApplicationStartedEvent）事件

run方法异常处理

如果run方法的处理过程中发生异常，则对exitCode进行相应处理

	private void handleRunFailure(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception,
SpringApplicationRunListeners listeners) { 

try { 

try { 

handleExitCode(context, exception);
if (listeners != null) { 

listeners.failed(context, exception);
}
} finally { 

reportFailure(getExceptionReporters(context), exception);
if (context != null) { 

context.close();
}
}
} catch (Exception ex) { 

logger.warn("Unable to close ApplicationContext", ex);
}
ReflectionUtils.rethrowRuntimeException(exception);
}

至此，所有SpringBoot的启动流程已经完成，你的项目也顺利的跑起来了

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