SpringBoot启动原理详解
SpringBoot和Spring相比，有着不少优势，比如自动配置，jar直接运行等等。那么SpringBoot到底是怎么启动的呢？
下面是SpringBoot启动的入口：
@SpringBootApplication
public class HelloApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(HelloApplication.class, args);
}
}一、先看一下@SpringBoot注解：
@Target({ElementType.TYPE}) //定义其使用时机
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //编译程序将Annotation储存于class档中，可由VM使用反射机制的代码所读取和使用。
@Documented //这个注解应该被 javadoc工具记录
@Inherited //被注解的类会自动继承. 更具体地说,如果定义注解时使用了 @Inherited 标记,然后用定义的注解来标注另一个父类, 父类又有一个子类(subclass),则父类的所有属性将被继承到它的子类中.
@SpringBootConfiguration //@SpringBootConfiguration就相当于@Configuration。JavaConfig配置形式
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(
excludeFilters = {@Filter(
type = FilterType.CUSTOM,
classes = {TypeExcludeFilter.class}
), @Filter(
type = FilterType.CUSTOM,
classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class}
)} //自动扫描并加载符合条件的组件。以通过basePackages等属性来细粒度的定制@ComponentScan自动扫描的范围，如果不指定，则默认Spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。
注：所以SpringBoot的启动类最好是放在root package下，因为默认不指定basePackages。
)
public @interface SpringBootApplication {
@AliasFor(
annotation = EnableAutoConfiguration.class
)
Class<?>[] exclude() default {};
@AliasFor(
annotation = EnableAutoConfiguration.class
)
String[] excludeName() default {};
@AliasFor(
annotation = ComponentScan.class,
attribute = "basePackages"
)
String[] scanBasePackages() default {};
@AliasFor(
annotation = ComponentScan.class,
attribute = "basePackageClasses"
)
Class<?>[] scanBasePackageClasses() default {};
}所以，实际上SpringBootApplication注解相当于三个注解的组合，@SpringBootConfiguration，@ComponentScan和@EnableAutoConfiguration。
@SpringBootConfiguration和@ComponentScan，很容易知道它的意思，一个是JavaConfig配置，一个是扫描包。关键在于@EnableAutoConfiguration注解。先来看一下这个注解：
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})
public @interface EnableAutoConfiguration {
String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";
Class<?>[] exclude() default {};
String[] excludeName() default {};
}Springboot应用启动过程中使用ConfigurationClassParser分析配置类时，如果发现注解中存在@Import(ImportSelector)的情况，就会创建一个相应的ImportSelector对象， 并调用其方法 public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata), 这里 EnableAutoConfigurationImportSelector的导入@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class) 就属于这种情况,所以ConfigurationClassParser会实例化一个 EnableAutoConfigurationImportSelector 并调用它的 selectImports() 方法。
AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector extends ImportSelector。
下面是AutoConfigurationImportSelector的执行过程：public class AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector, BeanClassLoaderAware, ResourceLoaderAware, BeanFactoryAware, EnvironmentAware, Ordered {
private static final String[] NO_IMPORTS = new String[0];
private static final Log logger = LogFactory.getLog(AutoConfigurationImportSelector.class);
private static final String PROPERTY_NAME_AUTOCONFIGURE_EXCLUDE = "spring.autoconfigure.exclude";
private ConfigurableListableBeanFactory beanFactory;
private Environment environment;
private ClassLoader beanClassLoader;
private ResourceLoader resourceLoader;
public AutoConfigurationImportSelector() {
}
public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
return NO_IMPORTS;
} else {
// 从配置文件中加载 AutoConfigurationMetadata
AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);
AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);
// 获取所有候选配置类EnableAutoConfiguration
// 使用了内部工具使用SpringFactoriesLoader，查找classpath上所有jar包中的
// META-INF\spring.factories，找出其中key为
// org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration
// 的属性定义的工厂类名称。
// 虽然参数有annotationMetadata,attributes,但在 AutoConfigurationImportSelector 的
// 实现 getCandidateConfigurations()中，这两个参数并未使用
List<String> configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
//去重
configurations = this.removeDuplicates(configurations);
Set<String> exclusions = this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);
// 应用 exclusion 属性
this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
configurations.removeAll(exclusions);
// 应用过滤器AutoConfigurationImportFilter，
// 对于 spring boot autoconfigure，定义了一个需要被应用的过滤器 ：
// org.springframework.boot.autoconfigure.condition.OnClassCondition，
// 此过滤器检查候选配置类上的注解@ConditionalOnClass，如果要求的类在classpath
// 中不存在，则这个候选配置类会被排除掉
configurations = this.filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
// 现在已经找到所有需要被应用的候选配置类
// 广播事件 AutoConfigurationImportEvent
this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
return StringUtils.toStringArray(configurations);
}
}
protected AnnotationAttributes getAttributes(AnnotationMetadata metadata) {
String name = this.getAnnotationClass().getName();
AnnotationAttributes attributes = AnnotationAttributes.fromMap(metadata.getAnnotationAttributes(name, true));
Assert.notNull(attributes, () -> {
return "No auto-configuration attributes found. Is " + metadata.getClassName() + " annotated with " + ClassUtils.getShortName(name) + "?";
});
return attributes;
}
protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(this.getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), this.getBeanClassLoader());
Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
return configurations;
}
public abstract class SpringFactoriesLoader {
public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";
private static final Log logger = LogFactory.getLog(SpringFactoriesLoader.class);
private static final Map<ClassLoader, MultiValueMap<String, String>> cache = new ConcurrentReferenceHashMap();
public SpringFactoriesLoader() {
}
public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
String factoryClassName = factoryClass.getName();
return (List)loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName, Collections.emptyList());
}
}
private List<String> filter(List<String> configurations, AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata) {
long startTime = System.nanoTime();
String[] candidates = StringUtils.toStringArray(configurations);
// 记录候选配置类是否需要被排除,skip为true表示需要被排除,全部初始化为false,不需要被排除
boolean[] skip = new boolean[candidates.length];
// 记录候选配置类中是否有任何一个候选配置类被忽略，初始化为false
boolean skipped = false;
Iterator var8 = this.getAutoConfigurationImportFilters().iterator();
// 获取AutoConfigurationImportFilter并逐个应用过滤
while(var8.hasNext()) {
AutoConfigurationImportFilter filter = (AutoConfigurationImportFilter)var8.next();
// 对过滤器注入其需要Aware的信息
this.invokeAwareMethods(filter);
// 使用此过滤器检查候选配置类跟autoConfigurationMetadata的匹配情况
boolean[] match = filter.match(candidates, autoConfigurationMetadata);
for(int i = 0; i < match.length; ++i) {
if (!match[i]) {
// 如果有某个候选配置类不符合当前过滤器，将其标记为需要被排除，
// 并且将 skipped设置为true，表示发现了某个候选配置类需要被排除
skip[i] = true;
skipped = true;
}
}
}
if (!skipped) {
// 如果所有的候选配置类都不需要被排除，则直接返回外部参数提供的候选配置类集合
return configurations;
} else {
// 逻辑走到这里因为skipped为true，表明上面的的过滤器应用逻辑中发现了某些候选配置类
// 需要被排除，这里排除那些需要被排除的候选配置类，将那些不需要被排除的候选配置类组成
// 一个新的集合返回给调用者
List<String> result = new ArrayList(candidates.length);
int numberFiltered;
for(numberFiltered = 0; numberFiltered < candidates.length; ++numberFiltered) {
if (!skip[numberFiltered]) {
result.add(candidates[numberFiltered]);
}
}
if (logger.isTraceEnabled()) {
numberFiltered = configurations.size() - result.size();
logger.trace("Filtered " + numberFiltered + " auto configuration class in " + TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - startTime) + " ms");
}
return new ArrayList(result);
}
}
/**
* 使用内部工具 SpringFactoriesLoader，查找classpath上所有jar包中的
* META-INF\spring.factories，找出其中key为
* org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportFilter
* 的属性定义的过滤器类并实例化。
* AutoConfigurationImportFilter过滤器可以被注册到 spring.factories用于对自动配置类
* 做一些限制，在这些自动配置类的字节码被读取之前做快速排除处理。
* spring boot autoconfigure 缺省注册了一个 AutoConfigurationImportFilter :
* org.springframework.boot.autoconfigure.condition.OnClassCondition
**/
protected List<AutoConfigurationImportFilter> getAutoConfigurationImportFilters() {
return SpringFactoriesLoader.loadFactories(AutoConfigurationImportFilter.class, this.beanClassLoader);
}View Code
二、下面看一下SpringBoot启动时run方法执行过程。public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
ConfigurableApplicationContext context = null;
Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
this.configureHeadlessProperty();
//从类路径下META-INF/spring.factories获取
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
//回调所有的获取SpringApplicationRunListener.starting()方法
listeners.starting();
try {
//封装命令行参数
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
args);
//准备环境
ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
applicationArguments);
//创建环境完成后回调
SpringApplicationRunListener.environmentPrepared()；表示环境准备完成
this.configureIgnoreBeanInfo(environment);
//打印Banner图
Banner printedBanner = printBanner(environment);
//创建ApplicationContext,决定创建web的ioc还是普通的ioc
context = createApplicationContext();
//异常分析报告
exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
SpringBootExceptionReporter.class,
new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
//准备上下文环境，将environment保存到ioc中
//applyInitializers()：回调之前保存的所有的ApplicationContextInitializer的initialize方法
//listeners.contextPrepared(context)
//prepareContext运行完成以后回调所有的SpringApplicationRunListener的contextLoaded（）
this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
printedBanner);
//刷新容器,ioc容器初始化（如果是web应用还会创建嵌入式的Tomcat）
//扫描，创建，加载所有组件的地方,（配置类，组件，自动配置）
this.refreshContext(context);
this.afterRefresh(context, applicationArguments);
stopWatch.stop();
if (this.logStartupInfo) {
new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
.logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}
//所有的SpringApplicationRunListener回调started方法
listeners.started(context);
//从ioc容器中获取所有的ApplicationRunner和CommandLineRunner进行回调，
//ApplicationRunner先回调，CommandLineRunner再回调
this.callRunners(context, applicationArguments);
}
catch (Throwable ex) {
this.handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
throw new IllegalStateException(ex);
}
try {
//所有的SpringApplicationRunListener回调running方法
listeners.running(context);
}
catch (Throwable ex) {
this.handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
throw new IllegalStateException(ex);
}
//整个SpringBoot应用启动完成以后返回启动的ioc容器
return context;
}程序员的眼里，不止有代码和bug，还有诗与远方和妹子！！！
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