spring boot 启动过程（一）：创建 SpringApplication 对象

旧城等待， 2022-10-22 07:54 162阅读 0赞

Spring Boot 启动过程：  
[1. 创建 SpringApplication 对象。][1. _ SpringApplication]  
[2. 执行对象的 run() 方法。][2. _ run_]  
[3. 将 class 变成 beanDefinition。][3. _ class _ beanDefinition]  
[4. 将 beanDefinition 变成 bean][4. _ beanDefinition _ bean]  
[5. 图解 循环依赖][5. _]  
[6. 图解 bean 的生命周期][6. _ bean]  
[7. 图解 aop 拦截器链调用][7. _ aop]

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

# 1. 创建 SpringApplication对象 #

一路调用下来，执行到了 SpringApplication 的构造方法中。

// resourceLoder = null; primarySources = AutoconfigApplication.class;
    public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) { 
        // 应用程序需要一个资源加载器，来加载外部的文件。
        this.resourceLoader = resourceLoader;
        Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
        // 给应用程序设定主配置类。
        this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
        // 根据关键字获取当前 SpringApplication 的类型，结果是：SERVLET。
        this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
        // 设置引导启动器。
        this.bootstrappers = new ArrayList<>(getSpringFactoriesInstances(Bootstrapper.class));
        // 设置初始化器。
        setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
        // 设置监听器。
        setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
        // 设置主类。
        this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
    }

构造器中做了什么呢？给应用程序的属性设置值。

*  设置资源加载器。
 *  设定主配置类，最关键的是主配置类上的 `@SpringBootApplication` 注解，此处先不展开描述。
 *  设置应用程序类型为 SERVLET，表示当前应用程序是内嵌了 servlet 的 web 应用程序。
    
    > The application should run as a servlet-based web application and should start an embedded servlet web server.
    > 
    >     SERVLET,
 *  设置引导启动器，应用程序在执行后面的 run() 方法时，会创建引导上下文(一个对象)，引导启动器要向这个上下文中加载资源。因为 Spring 框架没有默认的引导启动器，并且开发者也没有自定义引导启动器，所以这个属性值是个空 list。
 *  设置初始化器。应用程序在执行 run() 方法时会创建 IOC容器(这是一个 ApplicationContext 对象)，初始化器是后面用来向 IOC 容器中加载资源的。
 *  设置监听器。监听器的作用是监控应用程序的运行状态，并且在一些指定状态出现时发布事件，比如：向终端打印启动时的 log。
 *  设置主类。

SpringApplication 启动时开发者如果要做些操作，那么就应该自定义类并实现`Bootstrapper.java` 接口，如果开发着要在 IOC 容器中干些什么事情，那么应该自定义类并实现 `ApplicationContextInitializer.java`接口。

# 2. 引导启动器、初始化器、监听器都是怎么加载进来的。 #

从上面的代码可以看到，引导启动器、初始化器、监听器的加载过程是一样的，那就看看getSpringFactoriesInstances() 是怎么把这些都加载进来的。 以 ApplicationContextInitializer.class 为例。

// type = ApplicationContextInitializer.class 
    private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type) { 
        return getSpringFactoriesInstances(type, new Class<?>[] { });
    }
    
    private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes, Object... args) { 
        // 类加载器。
        ClassLoader classLoader = getClassLoader();
        // 获取到所有 ApplicationContextInitializer.class 子类的全限定名。
        Set<String> names = new LinkedHashSet<>(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
        // 使用全限定名通过反射给每个初始化器创建一个实例。并将所有实例存放到集合中。
        List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);
        // 对集合中的初始化器排序。
        AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
        // 返回所有的初始化器。
        return instances;
    }

初始化器就是这样被加载进来了，但只描述到这里，恐怕连自己都说服不了。初始化器们到底放在哪里了？全限定名怎么被拿到的？它们又是怎么反射的？

## 2.1 初始化器放在哪里？ ##

Spring 默认的初始化配置器都放在 jar 包的 `"META-INF/spring.factories"` 文件中。书写格式：`全限定接口名 = 全限定子类名` ，等号右边的类全都是等号左边接口的实现类。

`spring-boot-autoconfigure-2.4.4.jar/MERA-INF/spring.factories` 中有 2 个初始化器：

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

`spring-boot-2.4.4.jar/MERA-INF/spring.factories` 中有 5 个初始化器：

# Application Context Initializers
    org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
    org.springframework.boot.context.ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer,\
    org.springframework.boot.context.ContextIdApplicationContextInitializer,\
    org.springframework.boot.context.config.DelegatingApplicationContextInitializer,\
    org.springframework.boot.rsocket.context.RSocketPortInfoApplicationContextInitializer,\
    org.springframework.boot.web.context.ServerPortInfoApplicationContextInitializer

框架总共默认了 7 个初始化器。不只是默认的初始化器，默认的监听器、过滤器等等都在 `MERA-INF/spring.factories` 中写着。

## 2.2 初始化器的全限定名怎么被加载到了内存中？ ##

默认的全限定名是被写到文件中的，而且有那么多种类，为什么这次只唯独拿到了所有初始化器全限定名，而下次又只拿监听器的全限定名？

//factoryType = org.springframework.context.ApplicationContextInitializer
    public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) { 
     	// 类加载器。
        ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
        if (classLoaderToUse == null) { 
            classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
        }
        // factoryTypeName = org.springframework.context.ApplicationContextInitializer
        String factoryTypeName = factoryType.getName();
        return loadSpringFactories(classLoaderToUse).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
    }

loadSpringFactories(classLoaderToUse).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());

这行代码很明能看出来，`loadSpringFactories` 方法使用 类加载器 `classLoaderToUse` 加载外部文件并且将信息构建成 map 类型，`factoryTypeName` 作为 key 去 map 中拿信息，如果能拿到就返回，如果 key 不存在就返回 `Collections.emptyList()`。这就解释了为什么这次只拿初始化器，下次只拿监听器，因为两次传的参数不一样啊。

那再看看 map 是怎么来的，里面都有些啥？

先说结论：classLoader 将所 jar 包中的 spring.factories 文件都加载了进来(我测试了，只有三个)。并将文件中的信息读到了 `Map<String, List<String>> result` 中，key 是全限定接口名，value 是该接口子类的全限定类名组成的 list，最后将 result 返回。

再看，一次启动就载入了引导启动器，初始化器、监听器，如果每载入一个XXX器，就将spring.factories文件全部加载一次，那也太浪费了。所以源码在这里做了个小优化，第一次全加载并且构建 result，然后将 result 放到 cache 中缓存起来，等第二次再需要加载 XXX器时，先去 cache 中找下有没有 result，如果有了那直接在 result 中通过 key 值拿 values，如果 result 不存在，那再加载全部 spring.factories 文件。

private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(ClassLoader classLoader) { 
        // 先判断缓存中有没有 result。
        Map<String, List<String>> result = cache.get(classLoader);
        if (result != null) { 
        	// 有，那就直接返回。
            return result;
        }
    	// 如果没有，创建个空 map 准备填数据。
        result = new HashMap<>();
        // try块里面的代码就做了一件事情，读全部spring.factories文件，并将其中的信息构建成键值对放到result。
        try { 
            Enumeration<URL> urls = classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION);
            while (urls.hasMoreElements()) { 
                URL url = urls.nextElement();
                UrlResource resource = new UrlResource(url);
                Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
                for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) { 
                    String factoryTypeName = ((String) entry.getKey()).trim();
                    String[] factoryImplementationNames =
                        StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue());
                    for (String factoryImplementationName : factoryImplementationNames) { 
                        result.computeIfAbsent(factoryTypeName, key -> new ArrayList<>())
                            .add(factoryImplementationName.trim());
                    }
                }
            }
    
            // 这里是去重（不同文件中有时会定义相同的接口实现类）
            result.replaceAll((factoryType, implementations) -> implementations.stream().distinct()
                              .collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), Collections::unmodifiableList)));
            // 将构建好的 result 放到缓存中。
            cache.put(classLoader, result);
        }
        catch (IOException ex) { 
            throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
                                               FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
        }
        // 返回
        return result;
    }

打个断点看下 result 里面到底有什么？  
![20210405171020.png][]

从这里可以看出，全部 spring.factories 文件中总共默认了 16 个接口(暂且这么叫吧)，默认了 7 个 ApplicationContextInitializer，1 个 ApplicationListener ，0 个 Bootstrapper。

## 2.3 类的全限定名怎么反射到实例的？ ##

这块代码还是很简单的，大体来看下：

// names 里面存放的都是类的全限定名。
    private <T> List<T> createSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes, ClassLoader classLoader, Object[] args, Set<String> names) { 
        // 创建 instances 用于存放实例。
        List<T> instances = new ArrayList<>(names.size());
        // 循环拿到每一个全限定名
        for (String name : names) { 
            try { 
                // 根据全限定名获取到这个类的 class对象。
                Class<?> instanceClass = ClassUtils.forName(name, classLoader);
                Assert.isAssignable(type, instanceClass);
                // 从类对象中拿构造器。
                Constructor<?> constructor = instanceClass.getDeclaredConstructor(parameterTypes);
                // 用构造器创建类的实例。
                T instance = (T) BeanUtils.instantiateClass(constructor, args);
                // 添加到集合中。
                instances.add(instance);
            }
            catch (Throwable ex) { 
                throw new IllegalArgumentException("Cannot instantiate " + type + " : " + name, ex);
            }
        }
        // 返回 instances
        return instances;
    }

通过这样的方式，应用程序默认的初始化器、监听器等就被加载进来了。

最后设置了主类，创建 SpringApplication 对象的代码就走完了，要执行 run 方法。

[1. _ SpringApplication]: https://blog.csdn.net/yy_diego/article/details/115445424
[2. _ run_]: https://blog.csdn.net/yy_diego/article/details/116141806
[3. _ class _ beanDefinition]: https://blog.csdn.net/yy_diego/article/details/116228491
[4. _ beanDefinition _ bean]: https://blog.csdn.net/yy_diego/article/details/116351420
[5. _]: https://blog.csdn.net/yy_diego/article/details/116460830
[6. _ bean]: https://blog.csdn.net/yy_diego/article/details/116466407
[7. _ aop]: https://blog.csdn.net/yy_diego/article/details/116575367
[20210405171020.png]: https://raw.githubusercontent.com/diego1109/pictures/main/20210405171020.png