SpringBoot启动过程源码分析

关于Spring Boot，已经有很多介绍其如何使用的文章了，本文从源代码(基于Spring-boot 1.5.6)的角度来看看Spring Boot的启动过程到底是怎么样的，为何以往纷繁复杂的配置到如今可以这么简便。

1. 入口类

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {

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

}

以上的代码就是通过Spring Initializr配置生成的一个最简单的Web项目(只引入了Web功能)的入口方法。这个想必只要是接触过Spring Boot都会很熟悉。简单的方法背后掩藏的是Spring Boot在启动过程中的复杂性，本文的目的就是一探这里面的究竟。

1.1 注解@SpringBootApplication

而在看这个方法的实现之前，需要看看@SpringBootApplication这个注解的功能：

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(
    excludeFilters = {@Filter(
    type = FilterType.CUSTOM,
    classes = {TypeExcludeFilter.class}
), @Filter(
    type = FilterType.CUSTOM,
    classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class}
)}
)
public @interface SpringBootApplication {
  // ...
}

很明显的，这个注解就是三个常用在一起的注解@SpringBootConfiguration，@EnableAutoConfiguration以及@ComponentScan的组合，并没有什么高深的地方。

1.1.1 @SpringBootConfiguration

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Configuration
public @interface SpringBootConfiguration {
}

这个注解实际上和@Configuration有相同的作用，配备了该注解的类就能够以JavaConfig的方式完成一些配置，可以不再使用XML配置。

1.1.2 @ComponentScan

顾名思义，这个注解完成的是自动扫描的功能，相当于Spring XML配置文件中的：

<context:component-scan>

可以使用basePackages属性指定要扫描的包，以及扫描的条件。如果不设置的话默认扫描@ComponentScan注解所在类的同级类和同级目录下的所有类，所以对于一个Spring Boot项目，一般会把入口类放在顶层目录中，这样就能够保证源码目录下的所有类都能够被扫描到。

1.1.3 @EnableAutoConfiguration

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import({EnableAutoConfigurationImportSelector.class})
public @interface EnableAutoConfiguration {
    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

    Class<?>[] exclude() default {};

    String[] excludeName() default {};
}

这个注解是让Spring Boot的配置能够如此简化的关键性注解。目前知道这个注解的作用就可以了，关于自动配置不再本文讨论范围内，后面如果有机会另起文章专门分析这个自动配置的实现原理。

2. 入口方法

2.1 SpringApplication的实例化

介绍完了入口类，下面开始分析关键方法：

SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);

相应实现：

// 参数对应的就是DemoApplication.class以及main方法中的args
public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource,
        String... args) {
    return run(new Class<?>[] { primarySource }, args);
}

// 最终运行的这个重载方法
public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources,
        String[] args) {
    return new SpringApplication(primarySources).run(args);
}

它实际上会构造一个SpringApplication的实例，然后运行它的run方法：

// 构造实例
public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
    this.resourceLoader = resourceLoader;
    Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
    this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
    this.webApplicationType = deduceWebApplicationType();
    setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(
            ApplicationContextInitializer.class));
    setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
    this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}

在构造函数中，主要做了4件事情：

2.1.1 推断应用类型是Standard还是Web

private WebApplicationType deduceWebApplicationType() {
    if (ClassUtils.isPresent(REACTIVE_WEB_ENVIRONMENT_CLASS, null)
            && !ClassUtils.isPresent(MVC_WEB_ENVIRONMENT_CLASS, null)) {
        return WebApplicationType.REACTIVE;
    }
    for (String className : WEB_ENVIRONMENT_CLASSES) {
        if (!ClassUtils.isPresent(className, null)) {
            return WebApplicationType.NONE;
        }
    }
    return WebApplicationType.SERVLET;
}
// 相关常量
private static final String REACTIVE_WEB_ENVIRONMENT_CLASS = "org.springframework."
        + "web.reactive.DispatcherHandler";
private static final String MVC_WEB_ENVIRONMENT_CLASS = "org.springframework."
        + "web.servlet.DispatcherServlet";
private static final String[] WEB_ENVIRONMENT_CLASSES = { "javax.servlet.Servlet",
        "org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext" };

可能会出现三种结果：

WebApplicationType.REACTIVE - 当类路径中存在REACTIVE_WEB_ENVIRONMENT_CLASS并且不存在MVC_WEB_ENVIRONMENT_CLASS时
WebApplicationType.NONE - 也就是非Web型应用(Standard型)，此时类路径中不包含WEB_ENVIRONMENT_CLASSES中定义的任何一个类时
WebApplicationType.SERVLET - 类路径中包含了WEB_ENVIRONMENT_CLASSES中定义的所有类型时

2.1.2 设置初始化器(Initializer)

setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(
            ApplicationContextInitializer.class));

这里出现了一个新的概念 - 初始化器。

先来看看代码，再来尝试解释一下它是干嘛的：

private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type) {
    return getSpringFactoriesInstances(type, new Class<?>[] {});
}

// 这里的入参type就是ApplicationContextInitializer.class
private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type,
        Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
    ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    // 使用Set保存names来避免重复元素
    Set<String> names = new LinkedHashSet<>(
            SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
    // 根据names来进行实例化
    List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes,
            classLoader, args, names);
    // 对实例进行排序
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
    return instances;
}

这里面首先会根据入参type读取所有的names(是一个String集合)，然后根据这个集合来完成对应的实例化操作：

// 入参就是ApplicationContextInitializer.class
public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
  String factoryClassName = factoryClass.getName();

  try {
      Enumeration<URL> urls = classLoader != null?classLoader.getResources("META-INF/spring.factories"):ClassLoader.getSystemResources("META-INF/spring.factories");
      ArrayList result = new ArrayList();

      while(urls.hasMoreElements()) {
          URL url = (URL)urls.nextElement();
          Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(new UrlResource(url));
          String factoryClassNames = properties.getProperty(factoryClassName);
          result.addAll(Arrays.asList(StringUtils.commaDelimitedListToStringArray(factoryClassNames)));
      }

      return result;
  } catch (IOException var8) {
      throw new IllegalArgumentException("Unable to load [" + factoryClass.getName() + "] factories from location [" + "META-INF/spring.factories" + "]", var8);
  }
}

这个方法会尝试从类路径的META-INF/spring.factories处读取相应配置文件，然后进行遍历，读取配置文件中Key为：org.springframework.context.ApplicationContextInitializer的value。以spring-boot-autoconfigure这个包为例，它的META-INF/spring.factories部分定义如下所示：

# Initializers
org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,\
org.springframework.boot.autoconfigure.logging.AutoConfigurationReportLoggingInitializer

因此这两个类名会被读取出来，然后放入到集合中，准备开始下面的实例化操作：

// 关键参数：
// type: org.springframework.context.ApplicationContextInitializer.class
// names: 上一步得到的names集合
private <T> List<T> createSpringFactoriesInstances(Class<T> type,
        Class<?>[] parameterTypes, ClassLoader classLoader, Object[] args,
        Set<String> names) {
    List<T> instances = new ArrayList<T>(names.size());
    for (String name : names) {
        try {
            Class<?> instanceClass = ClassUtils.forName(name, classLoader);
            Assert.isAssignable(type, instanceClass);
            Constructor<?> constructor = instanceClass
                    .getDeclaredConstructor(parameterTypes);
            T instance = (T) BeanUtils.instantiateClass(constructor, args);
            instances.add(instance);
        }
        catch (Throwable ex) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "Cannot instantiate " + type + " : " + name, ex);
        }
    }
    return instances;
}

初始化步骤很直观，没什么好说的，类加载，确认被加载的类确实是org.springframework.context.ApplicationContextInitializer的子类，然后就是得到构造器进行初始化，最后放入到实例列表中。

因此，所谓的初始化器就是org.springframework.context.ApplicationContextInitializer的实现类，这个接口是这样定义的：

public interface ApplicationContextInitializer<C extends ConfigurableApplicationContext> {

    /**
     * Initialize the given application context.
     * @param applicationContext the application to configure
     */
    void initialize(C applicationContext);

}

根据类文档，这个接口的主要功能是：

在Spring上下文被刷新之前进行初始化的操作。典型地比如在Web应用中，注册Property Sources或者是激活Profiles。Property Sources比较好理解，就是配置文件。Profiles是Spring为了在不同环境下(如DEV，TEST，PRODUCTION等)，加载不同的配置项而抽象出来的一个实体。

ApplicationContextInitializer是一个回调接口，它会在ConfigurableApplicationContext的refresh()方法调用之前被调用,做一些容器的初始化工作。这一点我们也可以通过SpringApplication的实例run方法的实现代码得到验证，为了说明问题，再次贴一下这段代码,注意下标红的代码和注释就自然理解了。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
        StopWatch stopWatch = new StopWatch();
        stopWatch.start();
        ConfigurableApplicationContext context = null;
        FailureAnalyzers analyzers = null;
        configureHeadlessProperty();
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
        listeners.starting();
        try {
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
                    args);
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
                    applicationArguments);
            Banner printedBanner = printBanner(environment);
            context = createApplicationContext();
            analyzers = new FailureAnalyzers(context);
            prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
                    printedBanner); // prepareContext方法中将会执行每个initializers的逻辑
            refreshContext(context);  // 执行bean的创建和实例化
            afterRefresh(context, applicationArguments);
            listeners.finished(context, null);
            stopWatch.stop();
            if (this.logStartupInfo) {
                new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
                        .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
            }
            return context;
        }
        catch (Throwable ex) {
            handleRunFailure(context, listeners, analyzers, ex);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
    }

SpringBoot默认情况下提供了6个initializer，分别由2个jar提供：

spring-boot-1.5.2.RELEASE.jar

　　org.springframework.boot.context.ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer,
　　org.springframework.boot.context.ContextIdApplicationContextInitializer,
　　org.springframework.boot.context.config.DelegatingApplicationContextInitializer,
　　org.springframework.boot.context.embedded.ServerPortInfoApplicationContextInitializer

spring-boot-autoconfigure-1.5.2.RELEASE.jar

　　org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,
　　org.springframework.boot.autoconfigure.logging.AutoConfigurationReportLoggingInitializer

2.1.3. 设置监听器(Listener)

设置完了初始化器，下面开始设置监听器：

setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));

同样地，监听器也是一个新概念，还是从代码入手：

// 这里的入参type是：org.springframework.context.ApplicationListener.class
private <T> Collection<? extends T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type) {
    return getSpringFactoriesInstances(type, new Class<?>[] {});
}

private <T> Collection<? extends T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type,
        Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
    ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    // Use names and ensure unique to protect against duplicates
    Set<String> names = new LinkedHashSet<String>(
            SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
    List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes,
            classLoader, args, names);
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
    return instances;
}

可以发现，这个加载相应的类名，然后完成实例化的过程和上面在设置初始化器时如出一辙，同样，还是以spring-boot-autoconfigure这个包中的spring.factories为例，看看相应的Key-Value：

# Application Listeners
org.springframework.context.ApplicationListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.BackgroundPreinitializer

至于ApplicationListener接口，它是Spring框架中一个相当基础的接口了，代码如下：

@FunctionalInterface
public interface ApplicationListener<E extends ApplicationEvent> extends EventListener {

    /**
     * Handle an application event.
     * @param event the event to respond to
     */
    void onApplicationEvent(E event);

}

这个接口基于JDK中的EventListener接口，实现了观察者模式。对于Spring框架的观察者模式实现，它限定感兴趣的事件类型需要是ApplicationEvent类型的子类，而这个类同样是继承自JDK中的EventObject类。

2.1.4. 推断应用入口类

this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();

这个方法的实现有点意思：

private Class<?> deduceMainApplicationClass() {
    try {
        StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();
        for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {
            if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {
                return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());
            }
        }
    }
    catch (ClassNotFoundException ex) {
        // Swallow and continue
    }
    return null;
}

它通过构造一个运行时异常，通过异常栈中方法名为main的栈帧来得到入口类的名字。

至此，对于SpringApplication实例的初始化过程就结束了。

2.2 SpringApplication.run方法

完成了实例化，下面开始调用run方法：

// 运行run方法
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
  // 计时工具
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();

    ConfigurableApplicationContext context = null;
    Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();

    // 设置java.awt.headless系统属性为true - 没有图形化界面
    configureHeadlessProperty();

    // KEY 1 - 获取SpringApplicationRunListeners
    SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);

    // 发出开始执行的事件
    listeners.starting();
    try {
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
                args);

        // KEY 2 - 根据SpringApplicationRunListeners以及参数来准备环境
        ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
                applicationArguments);
        configureIgnoreBeanInfo(environment);

        // 准备Banner打印器 - 就是启动Spring Boot的时候打印在console上的ASCII艺术字体
        Banner printedBanner = printBanner(environment);

        // KEY 3 - 创建Spring上下文
        context = createApplicationContext();

        // 准备异常报告器
        exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
                SpringBootExceptionReporter.class,
                new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

        // KEY 4 - Spring上下文前置处理
        prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
                printedBanner);

        // KEY 5 - Spring上下文刷新
        refreshContext(context);

        // KEY 6 - Spring上下文后置处理
        afterRefresh(context, applicationArguments);

        // 发出结束执行的事件
        listeners.finished(context, null);

        // 停止计时器
        stopWatch.stop();
        if (this.logStartupInfo) {
            new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
                    .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
        }
        return context;
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, listeners, exceptionReporters, ex);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }
}

这个run方法包含的内容也是有点多的，根据上面列举出的关键步骤逐个进行分析：

2.2.1 第一步 - 获取所谓的run listeners：

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

这里仍然利用了getSpringFactoriesInstances方法来获取实例：

// 这里的入参：
// type: SpringApplicationRunListener.class
// parameterTypes: new Class<?>[] { SpringApplication.class, String[].class };
// args: SpringApplication实例本身 + main方法传入的args
private <T> Collection<? extends T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type,
        Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
    ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    // Use names and ensure unique to protect against duplicates
    Set<String> names = new LinkedHashSet<String>(
            SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
    List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes,
            classLoader, args, names);
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
    return instances;
}

所以这里还是故技重施，从META-INF/spring.factories中读取Key为org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener的Values：

比如在spring-boot包中的定义的spring.factories:

# Run Listeners
org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=\
org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener

我们来看看这个EventPublishingRunListener是干嘛的：

/**
 * {@link SpringApplicationRunListener} to publish {@link SpringApplicationEvent}s.
 * <p>
 * Uses an internal {@link ApplicationEventMulticaster} for the events that are fired
 * before the context is actually refreshed.
 *
 * @author Phillip Webb
 * @author Stephane Nicoll
 */
public class EventPublishingRunListener implements SpringApplicationRunListener, Ordered {
  // ...
}

从类文档可以看出，它主要是负责发布SpringApplicationEvent事件的，它会利用一个内部的ApplicationEventMulticaster在上下文实际被刷新之前对事件进行处理。至于具体的应用场景，后面用到的时候再来分析。

2.2.2 第二步 - 根据SpringApplicationRunListeners以及参数来准备环境

private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(
        SpringApplicationRunListeners listeners,
        ApplicationArguments applicationArguments) {
    // Create and configure the environment
    ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
    configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
    listeners.environmentPrepared(environment);
    if (!this.webEnvironment) {
        environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader())
                .convertToStandardEnvironmentIfNecessary(environment);
    }
    return environment;
}

配置环境的方法：

protected void configureEnvironment(ConfigurableEnvironment environment,
        String[] args) {
    configurePropertySources(environment, args);
    configureProfiles(environment, args);
}

所以这里实际上也包含了两个步骤：

配置Property Sources
配置Profiles

具体实现这里就不展开了，代码也比较直观。

对于Web应用而言，得到的environment变量是一个StandardServletEnvironment的实例。得到实例后，会调用前面RunListeners中的environmentPrepared方法：

@Override
public void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment) {
    this.initialMulticaster.multicastEvent(new ApplicationEnvironmentPreparedEvent(
            this.application, this.args, environment));
}

在这里，定义的广播器就派上用场了，它会发布一个ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件。

那么有发布就有监听，在构建SpringApplication实例的时候不是初始化过一些ApplicationListeners嘛，其中的Listener就可能会监听ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，然后进行相应处理。

所以这里SpringApplicationRunListeners的用途和目的也比较明显了，它实际上是一个事件中转器，它能够感知到Spring Boot启动过程中产生的事件，然后有选择性的将事件进行中转。为何是有选择性的，看看它的实现就知道了：

@Override
public void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context) {

}

它的contextPrepared方法实现为空，没有利用内部的initialMulticaster进行事件的派发。因此即便是外部有ApplicationListener对这个事件有兴趣，也是没有办法监听到的。

那么既然有事件的转发，是谁在监听这些事件呢，在这个类的构造器中交待了：

public EventPublishingRunListener(SpringApplication application, String[] args) {
    this.application = application;
    this.args = args;
    this.initialMulticaster = new SimpleApplicationEventMulticaster();
    for (ApplicationListener<?> listener : application.getListeners()) {
        this.initialMulticaster.addApplicationListener(listener);
    }
}

前面在构建SpringApplication实例过程中设置的监听器在这里被逐个添加到了initialMulticaster对应的ApplicationListener列表中。所以当initialMulticaster调用multicastEvent方法时，这些Listeners中定义的相应方法就会被触发了。

2.2.3 第三步 - 创建Spring上下文

protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
    Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
    if (contextClass == null) {
        try {
            contextClass = Class.forName(this.webEnvironment
                    ? DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS : DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
        }
        catch (ClassNotFoundException ex) {
            throw new IllegalStateException(
                    "Unable create a default ApplicationContext, "
                            + "please specify an ApplicationContextClass",
                    ex);
        }
    }
    return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiate(contextClass);
}

// WEB应用的上下文类型
public static final String DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.boot.context.embedded.AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext";

这个上下文类型的类图如下所示：

这也是相当复杂的一个类图了，如果能把这张图中的各个类型的作用弄清楚，估计也是一个Spring大神了 :)

对于我们的Web应用，上下文类型就是DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS。

2.2.4 第四步 - Spring上下文前置处理

private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context,
        ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners,
        ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
    // 将环境和上下文关联起来
    context.setEnvironment(environment);

    // 为上下文配置Bean生成器以及资源加载器(如果它们非空)
    postProcessApplicationContext(context);

    // 调用初始化器
    applyInitializers(context);

    // 触发Spring Boot启动过程的contextPrepared事件
    listeners.contextPrepared(context);
    if (this.logStartupInfo) {
        logStartupInfo(context.getParent() == null);
        logStartupProfileInfo(context);
    }

    // 添加两个Spring Boot中的特殊单例Beans - springApplicationArguments以及springBootBanner
    context.getBeanFactory().registerSingleton("springApplicationArguments",
            applicationArguments);
    if (printedBanner != null) {
        context.getBeanFactory().registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
    }

    // 加载sources - 对于DemoApplication而言，这里的sources集合只包含了它一个class对象
    Set<Object> sources = getSources();
    Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");

    // 加载动作 - 构造BeanDefinitionLoader并完成Bean定义的加载
    load(context, sources.toArray(new Object[sources.size()]));

    // 触发Spring Boot启动过程的contextLoaded事件
    listeners.contextLoaded(context);
}

关键步骤：

配置Bean生成器以及资源加载器(如果它们非空):

protected void postProcessApplicationContext(ConfigurableApplicationContext context) {
    if (this.beanNameGenerator != null) {
        context.getBeanFactory().registerSingleton(
                AnnotationConfigUtils.CONFIGURATION_BEAN_NAME_GENERATOR,
                this.beanNameGenerator);
    }
    if (this.resourceLoader != null) {
        if (context instanceof GenericApplicationContext) {
            ((GenericApplicationContext) context)
                    .setResourceLoader(this.resourceLoader);
        }
        if (context instanceof DefaultResourceLoader) {
            ((DefaultResourceLoader) context)
                    .setClassLoader(this.resourceLoader.getClassLoader());
        }
    }
}

调用初始化器

protected void applyInitializers(ConfigurableApplicationContext context) {
    for (ApplicationContextInitializer initializer : getInitializers()) {
        Class<?> requiredType = GenericTypeResolver.resolveTypeArgument(
                initializer.getClass(), ApplicationContextInitializer.class);
        Assert.isInstanceOf(requiredType, context, "Unable to call initializer.");
        initializer.initialize(context);
    }
}

这里终于用到了在创建SpringApplication实例时设置的初始化器了，依次对它们进行遍历，并调用initialize方法。

2.2.5 第五步 - Spring上下文刷新

private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {
  // 由于这里需要调用父类一系列的refresh操作，涉及到了很多核心操作，因此耗时会比较长，本文不做具体展开
    refresh(context);

    // 注册一个关闭容器时的钩子函数
    if (this.registerShutdownHook) {
        try {
            context.registerShutdownHook();
        }
        catch (AccessControlException ex) {
            // Not allowed in some environments.
        }
    }
}

// 调用父类的refresh方法完成容器刷新的基础操作
protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
    Assert.isInstanceOf(AbstractApplicationContext.class, applicationContext);
    ((AbstractApplicationContext)applicationContext).refresh();
}

注册关闭容器时的钩子函数的默认实现是在AbstractApplicationContext类中：

public void registerShutdownHook() {
  if(this.shutdownHook == null) {
    this.shutdownHook = new Thread() {
      public void run() {
        synchronized(AbstractApplicationContext.this.startupShutdownMonitor) {
          AbstractApplicationContext.this.doClose();
        }
      }
    };
    Runtime.getRuntime().addShutdownHook(this.shutdownHook);
  }
}

如果没有提供自定义的shutdownHook，那么会生成一个默认的，并添加到Runtime中。默认行为就是调用它的doClose方法，完成一些容器销毁时的清理工作。

2.2.6 第六步 - Spring上下文后置处理

protected void afterRefresh(ConfigurableApplicationContext context,
            ApplicationArguments args) {
    callRunners(context, args);
}

private void callRunners(ApplicationContext context, ApplicationArguments args) {
    List<Object> runners = new ArrayList<Object>();
    runners.addAll(context.getBeansOfType(ApplicationRunner.class).values());
    runners.addAll(context.getBeansOfType(CommandLineRunner.class).values());
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(runners);
    for (Object runner : new LinkedHashSet<Object>(runners)) {
        if (runner instanceof ApplicationRunner) {
            callRunner((ApplicationRunner) runner, args);
        }
        if (runner instanceof CommandLineRunner) {
            callRunner((CommandLineRunner) runner, args);
        }
    }
}

private void callRunner(ApplicationRunner runner, ApplicationArguments args) {
    try {
        (runner).run(args);
    }
    catch (Exception ex) {
        throw new IllegalStateException("Failed to execute ApplicationRunner", ex);
    }
}

private void callRunner(CommandLineRunner runner, ApplicationArguments args) {
    try {
        (runner).run(args.getSourceArgs());
    }
    catch (Exception ex) {
        throw new IllegalStateException("Failed to execute CommandLineRunner", ex);
    }
}

所谓的后置操作，就是在容器完成刷新后，依次调用注册的Runners。Runners可以是两个接口的实现类：

org.springframework.boot.ApplicationRunner
org.springframework.boot.CommandLineRunner

这两个接口有什么区别呢：

/**
 * Interface used to indicate that a bean should <em>run</em> when it is contained within
 * a {@link SpringApplication}. Multiple {@link ApplicationRunner} beans can be defined
 * within the same application context and can be ordered using the {@link Ordered}
 * interface or {@link Order @Order} annotation.
 *
 * @author Phillip Webb
 * @since 1.3.0
 * @see CommandLineRunner
 */
public interface ApplicationRunner {

    /**
     * Callback used to run the bean.
     * @param args incoming application arguments
     * @throws Exception on error
     */
    void run(ApplicationArguments args) throws Exception;

}

/**
 * Interface used to indicate that a bean should <em>run</em> when it is contained within
 * a {@link SpringApplication}. Multiple {@link CommandLineRunner} beans can be defined
 * within the same application context and can be ordered using the {@link Ordered}
 * interface or {@link Order @Order} annotation.
 * <p>
 * If you need access to {@link ApplicationArguments} instead of the raw String array
 * consider using {@link ApplicationRunner}.
 *
 * @author Dave Syer
 * @see ApplicationRunner
 */
public interface CommandLineRunner {

    /**
     * Callback used to run the bean.
     * @param args incoming main method arguments
     * @throws Exception on error
     */
    void run(String... args) throws Exception;

}

其实没有什么不同之处，除了接口中的run方法接受的参数类型是不一样的以外。一个是封装好的ApplicationArguments类型，另一个是直接的String不定长数组类型。因此根据需要选择相应的接口实现即可。

至此，SpringApplication的run方法就分析完毕了。

3. 总结

本文分析了Spring Boot启动时的关键步骤，主要包含以下两个方面：

SpringApplication实例的构建过程
其中主要涉及到了初始化器(Initializer)以及监听器(Listener)这两大概念，它们都通过META-INF/spring.factories完成定义。
SpringApplication实例run方法的执行过程
其中主要有一个SpringApplicationRunListeners的概念，它作为Spring Boot容器初始化时各阶段事件的中转器，将事件派发给感兴趣的Listeners(在SpringApplication实例的构建过程中得到的)。这些阶段性事件将容器的初始化过程给构造起来，提供了比较强大的可扩展性。

如果从可扩展性的角度出发，应用开发者可以在Spring Boot容器的启动阶段，扩展哪些内容呢：

初始化器(Initializer)
监听器(Listener)
容器刷新后置Runners(ApplicationRunner或者CommandLineRunner接口的实现类)
启动期间在Console打印Banner的具体实现类

因此在下一篇文章中，将介绍如何对Spring Boot容器的启动过程进行扩展，实现对该过程的定制化。

参考

https://blog.csdn.net/dm_vincent/article/details/76735888

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