SpringBoot程序启动流程解析

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    • SpringBoot程序启动流程解析

课程名：Java

内容/作用：知识点/设计/实验/作业/练习

学习：Java

SpringBoot程序启动流程解析

​ 对于springboot技术来说，它用于加速spring程序的开发，核心本质还是spring程序的运行，所以于其说是springboot程序的启动流程，不如说是springboot对spring程序的启动流程做了哪些更改。

​ 其实不管是springboot程序还是spring程序，启动过程本质上都是在做容器的初始化，并将对应的bean初始化出来放入容器。在spring环境中，每个bean的初始化都要开发者自己添加设置，但是切换成springboot程序后，自动配置功能的添加帮助开发者提前预设了很多bean的初始化过程，加上各种各样的参数设置，使得整体初始化过程显得略微复杂，但是核心本质还是在做一件事，初始化容器。作为开发者只要搞清楚springboot提供了哪些参数设置的环节，同时初始化容器的过程中都做了哪些事情就行了。

​ springboot初始化的参数根据参数的提供方，划分成如下3个大类，每个大类的参数又被封装了各种各样的对象，具体如下：

  • 环境属性（Environment）
  • 系统配置（spring.factories）
  • 参数（Arguments、application.properties）

​ 以下通过代码流向介绍了springboot程序启动时每一环节做的具体事情。

Springboot30StartupApplication【10】->SpringApplication.run(Springboot30StartupApplication.class, args);
    SpringApplication【1332】->return run(new Class<?>[] { primarySource }, args);
        SpringApplication【1343】->return new SpringApplication(primarySources).run(args);
            SpringApplication【1343】->SpringApplication(primarySources)
            # 加载各种配置信息，初始化各种配置对象
                SpringApplication【266】->this(null, primarySources);
                    SpringApplication【280】->public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources)
                        SpringApplication【281】->this.resourceLoader = resourceLoader;
                        # 初始化资源加载器
                        SpringApplication【283】->this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
                        # 初始化配置类的类名信息（格式转换）
                        SpringApplication【284】->this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
                        # 确认当前容器加载的类型
                        SpringApplication【285】->this.bootstrapRegistryInitializers = getBootstrapRegistryInitializersFromSpringFactories();
                        # 获取系统配置引导信息
                        SpringApplication【286】->setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
                        # 获取ApplicationContextInitializer.class对应的实例
                        SpringApplication【287】->setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
                        # 初始化监听器，对初始化过程及运行过程进行干预
                        SpringApplication【288】->this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
                        # 初始化了引导类类名信息，备用
            SpringApplication【1343】->new SpringApplication(primarySources).run(args)
            # 初始化容器，得到ApplicationContext对象
                SpringApplication【323】->StopWatch stopWatch = new StopWatch();
                # 设置计时器
                SpringApplication【324】->stopWatch.start();
                # 计时开始
                SpringApplication【325】->DefaultBootstrapContext bootstrapContext = createBootstrapContext();
                # 系统引导信息对应的上下文对象
                SpringApplication【327】->configureHeadlessProperty();
                # 模拟输入输出信号，避免出现因缺少外设导致的信号传输失败，进而引发错误（模拟显示器，键盘，鼠标...）
                    java.awt.headless=true
                SpringApplication【328】->SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
                # 获取当前注册的所有监听器
                SpringApplication【329】->listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);
                # 监听器执行了对应的操作步骤
                SpringApplication【331】->ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
                # 获取参数
                SpringApplication【333】->ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);
                # 将前期读取的数据加载成了一个环境对象，用来描述信息
                SpringApplication【333】->configureIgnoreBeanInfo(environment);
                # 做了一个配置，备用
                SpringApplication【334】->Banner printedBanner = printBanner(environment);
                # 初始化logo
                SpringApplication【335】->context = createApplicationContext();
                # 创建容器对象，根据前期配置的容器类型进行判定并创建
                SpringApplication【363】->context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
                # 设置启动模式
                SpringApplication【337】->prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
                # 对容器进行设置，参数来源于前期的设定
                SpringApplication【338】->refreshContext(context);
                # 刷新容器环境
                SpringApplication【339】->afterRefresh(context, applicationArguments);
                # 刷新完毕后做后处理
                SpringApplication【340】->stopWatch.stop();
                # 计时结束
                SpringApplication【341】->if (this.logStartupInfo) {
                # 判定是否记录启动时间的日志
                SpringApplication【342】->    new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
                # 创建日志对应的对象，输出日志信息，包含启动时间
                SpringApplication【344】->listeners.started(context);
                # 监听器执行了对应的操作步骤
                SpringApplication【345】->callRunners(context, applicationArguments);
                # 调用运行器
                SpringApplication【353】->listeners.running(context);
                # 监听器执行了对应的操作步骤

​ 上述过程描述了springboot程序启动过程中做的所有的事情，这个时候好奇宝宝们就会提出一个问题。如果想干预springboot的启动过程，比如自定义一个数据库环境检测的程序，该如何将这个过程加入springboot的启动流程呢？

​ 遇到这样的问题，大部分技术是这样设计的，设计若干个标准接口，对应程序中的所有标准过程。当你想干预某个过程时，实现接口就行了。例如spring技术中bean的生命周期管理就是采用标准接口进行的。

public class Abc implements InitializingBean, DisposableBean {
    public void destroy() throws Exception {
        //销毁操作
    }
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        //初始化操作
    }
}

​ springboot启动过程由于存在着大量的过程阶段，如果设计接口就要设计十余个标准接口，这样对开发者不友好，同时整体过程管理分散，十余个过程各自为政，管理难度大，过程过于松散。那springboot如何解决这个问题呢？它采用了一种最原始的设计模式来解决这个问题，这就是监听器模式，使用监听器来解决这个问题。

​ springboot将自身的启动过程比喻成一个大的事件，该事件是由若干个小的事件组成的。例如：

  • org.springframework.boot.context.event.ApplicationStartingEvent
    • 应用启动事件，在应用运行但未进行任何处理时，将发送 ApplicationStartingEvent
  • org.springframework.boot.context.event.ApplicationEnvironmentPreparedEvent
    • 环境准备事件，当Environment被使用，且上下文创建之前，将发送 ApplicationEnvironmentPreparedEvent
  • org.springframework.boot.context.event.ApplicationContextInitializedEvent
    • 上下文初始化事件
  • org.springframework.boot.context.event.ApplicationPreparedEvent
    • 应用准备事件，在开始刷新之前，bean定义被加载之后发送 ApplicationPreparedEvent
  • org.springframework.context.event.ContextRefreshedEvent
    • 上下文刷新事件
  • org.springframework.boot.context.event.ApplicationStartedEvent
    • 应用启动完成事件，在上下文刷新之后且所有的应用和命令行运行器被调用之前发送 ApplicationStartedEvent
  • org.springframework.boot.context.event.ApplicationReadyEvent
    • 应用准备就绪事件，在应用程序和命令行运行器被调用之后，将发出 ApplicationReadyEvent，用于通知应用已经准备处理请求
  • org.springframework.context.event.ContextClosedEvent（上下文关闭事件，对应容器关闭）

​ 上述列出的仅仅是部分事件，当应用启动后走到某一个过程点时，监听器监听到某个事件触发，就会执行对应的事件。除了系统内置的事件处理，用户还可以根据需要自定义开发当前事件触发时要做的其他动作。

//设定监听器，在应用启动开始事件时进行功能追加
public class MyListener implements ApplicationListener<ApplicationStartingEvent> {
    public void onApplicationEvent(ApplicationStartingEvent event) {
		//自定义事件处理逻辑
    }
}

​ 按照上述方案处理，用户就可以干预springboot启动过程的所有工作节点，设置自己的业务系统中独有的功能点。

总结

  1. springboot启动流程是先初始化容器需要的各种配置，并加载成各种对象，初始化容器时读取这些对象，创建容器
  2. 整体流程采用事件监听的机制进行过程控制，开发者可以根据需要自行扩展，添加对应的监听器绑定具体事件，就可以在事件触发位置执行开发者的业务代码
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