Spring Boot 2.x 启动全过程源码分析（全）

小咪咪 2022-02-27 09:18 205阅读 0赞

## Spring Boot 2.x 启动全过程源码分析（全） ##

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上篇《[Spring Boot 2.x 启动全过程源码分析（一）入口类剖析][Spring Boot 2.x]》我们分析了 Spring Boot 入口类 SpringApplication 的源码，并知道了其构造原理，这篇我们继续往下面分析其核心 run 方法。

### SpringApplication 实例 run 方法运行过程 ###

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上面分析了 SpringApplication 实例对象构造方法初始化过程，下面继续来看下这个 SpringApplication 对象的 run 方法的源码和运行流程。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
        // 1、创建并启动计时监控类
        StopWatch stopWatch = new StopWatch();
        stopWatch.start();
    
        // 2、初始化应用上下文和异常报告集合
        ConfigurableApplicationContext context = null;
        Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
    
        // 3、设置系统属性 `java.awt.headless` 的值，默认值为：true
        configureHeadlessProperty();
    
        // 4、创建所有 Spring 运行监听器并发布应用启动事件
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
        listeners.starting();
    
        try {
            // 5、初始化默认应用参数类
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
                    args);
    
            // 6、根据运行监听器和应用参数来准备 Spring 环境
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
                    applicationArguments);
            configureIgnoreBeanInfo(environment);
    
            // 7、创建 Banner 打印类
            Banner printedBanner = printBanner(environment);
    
            // 8、创建应用上下文
            context = createApplicationContext();
    
            // 9、准备异常报告器
            exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
                    SpringBootExceptionReporter.class,
                    new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
    
            // 10、准备应用上下文
            prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
                    printedBanner);
    
            // 11、刷新应用上下文
            refreshContext(context);
    
            // 12、应用上下文刷新后置处理
            afterRefresh(context, applicationArguments);
    
            // 13、停止计时监控类
            stopWatch.stop();
    
            // 14、输出日志记录执行主类名、时间信息
            if (this.logStartupInfo) {
                new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
                        .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
            }
    
            // 15、发布应用上下文启动完成事件
            listeners.started(context);
    
            // 16、执行所有 Runner 运行器
            callRunners(context, applicationArguments);
        }
        catch (Throwable ex) {
            handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
    
        try {
            // 17、发布应用上下文就绪事件
            listeners.running(context);
        }
        catch (Throwable ex) {
            handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
    
        // 18、返回应用上下文
        return context;
    }

所以，我们可以按以下几步来分解 run 方法的启动过程。

1、创建并启动计时监控类

StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();

来看下这个计时监控类 StopWatch 的相关源码：

public void start() throws IllegalStateException {
        start("");
    }
    
    public void start(String taskName) throws IllegalStateException {
        if (this.currentTaskName != null) {
            throw new IllegalStateException("Can't start StopWatch: it's already running");
        }
        this.currentTaskName = taskName;
        this.startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
    }

首先记录了当前任务的名称，默认为空字符串，然后记录当前 Spring Boot 应用启动的开始时间。

2、初始化应用上下文和异常报告集合

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

3、设置系统属性 \`java.awt.headless\` 的值

configureHeadlessProperty();

设置该默认值为：true，Java.awt.headless = true 有什么作用？

> 对于一个 Java 服务器来说经常要处理一些图形元素，例如地图的创建或者图形和图表等。这些API基本上总是需要运行一个X-server以便能使用AWT（Abstract Window Toolkit，抽象窗口工具集）。然而运行一个不必要的 X-server 并不是一种好的管理方式。有时你甚至不能运行 X-server,因此最好的方案是运行 headless 服务器，来进行简单的图像处理。
> 
> 参考：www.cnblogs.com/princessd8251/p/4000016.html

4、创建所有 Spring 运行监听器并发布应用启动事件

SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
    listeners.starting();

来看下创建 Spring 运行监听器相关的源码：

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

创建逻辑和之前实例化初始化器和监听器的一样，一样调用的是 `getSpringFactoriesInstances` 方法来获取配置的监听器名称并实例化所有的类。

SpringApplicationRunListener 所有监听器配置在 `spring-boot-2.0.3.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories` 这个配置文件里面。

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

5、初始化默认应用参数类

ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
            args);

6、根据运行监听器和应用参数来准备 Spring 环境

ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
            applicationArguments);
    configureIgnoreBeanInfo(environment);

下面我们主要来看下准备环境的 `prepareEnvironment` 源码：

private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(
            SpringApplicationRunListeners listeners,
            ApplicationArguments applicationArguments) {
        // 6.1) 获取（或者创建）应用环境
        ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
    
        // 6.2) 配置应用环境
        configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
        listeners.environmentPrepared(environment);
        bindToSpringApplication(environment);
        if (this.webApplicationType == WebApplicationType.NONE) {
            environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader())
                    .convertToStandardEnvironmentIfNecessary(environment);
        }
        ConfigurationPropertySources.attach(environment);
        return environment;
    }

**6.1) 获取（或者创建）应用环境**

private ConfigurableEnvironment getOrCreateEnvironment() {
        if (this.environment != null) {
            return this.environment;
        }
        if (this.webApplicationType == WebApplicationType.SERVLET) {
            return new StandardServletEnvironment();
        }
        return new StandardEnvironment();
    }

这里分为标准 Servlet 环境和标准环境。

**6.2) 配置应用环境**

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

这里分为以下两步来配置应用环境。

*  配置 property sources
 *  配置 Profiles

这里主要处理所有 property sources 配置和 profiles 配置。

7、创建 Banner 打印类

Banner printedBanner = printBanner(environment);

这是用来打印 Banner 的处理类，这个没什么好说的。

8、创建应用上下文

context = createApplicationContext();

来看下 `createApplicationContext()` 方法的源码：

protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
        Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
        if (contextClass == null) {
            try {
                switch (this.webApplicationType) {
                case SERVLET:
                    contextClass = Class.forName(DEFAULT_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);
            }
        }
        return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
    }

其实就是根据不同的应用类型初始化不同的上下文应用类。

9、准备异常报告器

exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
            SpringBootExceptionReporter.class,
            new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

逻辑和之前实例化初始化器和监听器的一样，一样调用的是 `getSpringFactoriesInstances` 方法来获取配置的异常类名称并实例化所有的异常处理类。

该异常报告处理类配置在 `spring-boot-2.0.3.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories` 这个配置文件里面。

# Error Reporters
    org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter=\
    org.springframework.boot.diagnostics.FailureAnalyzers

10、准备应用上下文

prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
            printedBanner);

来看下 `prepareContext()` 方法的源码：

private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context,
            ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners,
            ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
        // 10.1）绑定环境到上下文
        context.setEnvironment(environment);
    
        // 10.2）配置上下文的 bean 生成器及资源加载器
        postProcessApplicationContext(context);
    
        // 10.3）为上下文应用所有初始化器
        applyInitializers(context);
    
        // 10.4）触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 contextPrepared 事件方法
        listeners.contextPrepared(context);
    
        // 10.5）记录启动日志
        if (this.logStartupInfo) {
            logStartupInfo(context.getParent() == null);
            logStartupProfileInfo(context);
        }
    
        // 10.6）注册两个特殊的单例bean
        context.getBeanFactory().registerSingleton("springApplicationArguments",
                applicationArguments);
        if (printedBanner != null) {
            context.getBeanFactory().registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
        }
    
        // 10.7）加载所有资源
        Set<Object> sources = getAllSources();
        Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
        load(context, sources.toArray(new Object[0]));
    
        // 10.8）触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 contextLoaded 事件方法
        listeners.contextLoaded(context);
    }

11、刷新应用上下文

refreshContext(context);

这个主要是刷新 Spring 的应用上下文，源码如下，不详细说明。

private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {
        refresh(context);
        if (this.registerShutdownHook) {
            try {
                context.registerShutdownHook();
            }
            catch (AccessControlException ex) {
                // Not allowed in some environments.
            }
        }
    }

12、应用上下文刷新后置处理

afterRefresh(context, applicationArguments);

看了下这个方法的源码是空的，目前可以做一些自定义的后置处理操作。

/**
     * Called after the context has been refreshed.
     * @param context the application context
     * @param args the application arguments
     */
    protected void afterRefresh(ConfigurableApplicationContext context,
            ApplicationArguments args) {
    }

13、停止计时监控类

stopWatch.stop();

public void stop() throws IllegalStateException {
        if (this.currentTaskName == null) {
            throw new IllegalStateException("Can't stop StopWatch: it's not running");
        }
        long lastTime = System.currentTimeMillis() - this.startTimeMillis;
        this.totalTimeMillis += lastTime;
        this.lastTaskInfo = new TaskInfo(this.currentTaskName, lastTime);
        if (this.keepTaskList) {
            this.taskList.add(this.lastTaskInfo);
        }
        ++this.taskCount;
        this.currentTaskName = null;
    }

计时监听器停止，并统计一些任务执行信息。

14、输出日志记录执行主类名、时间信息

if (this.logStartupInfo) {
        new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
                .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
    }

15、发布应用上下文启动完成事件

listeners.started(context);

触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 started 事件方法。

16、执行所有 Runner 运行器

callRunners(context, applicationArguments);

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

执行所有 `ApplicationRunner` 和 `CommandLineRunner` 这两种运行器，不详细展开了。

17、发布应用上下文就绪事件

listeners.running(context);

触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 running 事件方法。

18、返回应用上下文

return context;

### 总结 ###

Spring Boot 的启动全过程源码分析至此，分析 Spring 源码真是一个痛苦的过程，希望能给大家提供一点参考和思路，也希望能给正在 Spring Boot 学习路上的朋友一点收获。

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