从SpringBoot启动，阅读源码设计

r囧r小猫 2023-09-26 10:32 24阅读 0赞

> 服务启动堪称Spring源码设计的答案；

## 一、背景说明 ##

初学SpringBoot框架时，第一次启动服务，直呼什么鬼？只需要简单的几步配置，几个核心的注解，就可以快速实现工程的搭建和运行；

虽然从Spring框架迁移到SpringBoot框架，在初期会有很多的不适应，但是更好用的框架会快速得到认可，从而成为主流的技术选型；

对于大多数的框架或者组件来说，如果使用起来越是简便，那么其内部的封装策略就越是复杂；

比如在Spring框架更新到SpringBoot版本时，其用法的简便与内部封装的复杂性已经形成强烈的对比；再到SpringCloud微服务框架时，其封装逻辑复杂到离谱；

对于服务端的开发来说，绕不开对Spring框架的深度学习，如果单纯站在源码阅读的角度，建议先熟读SpringBoot启动流程，然后再适当扩展其他源码块；

## 二、SpringBoot工程 ##

首先聊一聊阅读源码的基本思路，从一个极简的案例开始，围绕案例中的核心API作为切入点，通过对源码逻辑的断点调试，从而体会其设计的原理；

阅读SpringBoot的源码，可以从服务启动方法作为切入点，然后不断的分析启动过程涉及到的核心API和设计原理，再基于具体的启动日志去分析抽象的加载逻辑；

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在看具体的源码之前，还需要说下分析思路，Spring项目中，要注意每个API所属工程与层级，然后再去分析API之间关系，核心的构造、属性、方法等；

在SpringBoot的启动类中，有两个核心的切入点，一个是类的构造方法，完成一列的初始化动作；一个是启动方法，实现应用上下文的创建和装载；

**构造方法**：

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**启动方法**：

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需要说明的是，由于SpringBoot服务启动过程涉及源码过多，所以上面的源码中只是罗列部分的核心切入点，然后围绕这些关键流程展开，分析一些常见的源码设计；

另外说明一点，以下源码的核心版本：`JDK-1.8`，`spring-5.2.4`，`spring-boot-2.2.5`，在不同的版本下源码会存在差异；

## 三、应用上下文 ##

服务启动时，根据应用类型判断创建的上下文，此处启动的是基于servlet的web应用，所以也依赖相应的web服务器，默认为Tomcat；

启动方法的核心在于对应用上下文的创建、准备、刷新，应用上下文是一个十分抽象的描述，可以理解为应用运行的整体环境，其中涉及到资源加载，配置文件装配，运行服务的管理等，后续的源码分析都围绕该API展开；

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**ApplicationContext**：应用上下文核心接口，在该接口中所有的方法都是只读模式，即只能通过Get方法进行访问；

**ConfigurableApplicationContext**：上下文配置扩展接口，提供了应用上下文的配置能力，生命周期的维护，以及在关闭之后的相关资源释放；

**AbstractApplicationContext**：上下文接口抽象实现，核心的API，对应用上下文中的公共能力做了实现；

**ConfigurableWebApplicationContext**：Web应用上下文配置扩展接口，提供了Web应用的上下文配置能力；

**WebServerApplicationContext**：Web服务上下文，创建并管理Web应用的服务器，在该流程中嵌入的是Tomcat服务；

根据应用上下文几个核心的API设计，体会Spring源码的设计思路，从顶级的接口开始，不断向下扩展并且新增方法，理解抽象实现类的逻辑，以及服务运行时所依赖的具体API；

## 四、资源加载 ##

什么是资源，可以是各种类型的文件和配置，字节输入流的转换，也可以是URL资源定位，Spring框架在运行的过程中，需要依赖Resource接口实现对底层资源的访问；

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**Resource**：资源描述的顶级接口，提供了一系列的方法，继承InputStreamSource接口，支持将资源转换为流的形式操作；

**AbstractResource**：资源访问的抽象实现类，这里的设计原理与AbstractApplicationContext类似，提供资源访问方法的基础实现；

**ResourceLoader**：资源加载的封装接口，应用下文需要依赖该接口实现资源的获取与访问；

针对不同应用场景需求，Resource接口的实现类有如下几个：FileSystemResource文件系统资源，ClassPathResource类路径下资源，InputStreamResource输入流资源等；

## 五、应用环境 ##

对于Property和Environment源码设计体系，参考上述的源码模块，在思路上是相似的，此处不多描述；

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应用程序的属性和环境涉及到的参数描述非常多，比较直接的手段是通过System类中的方法输出，至于信息如何加载，在StandardEnvironment类中提供了方法，可以断点查看；

## 六、Bean对象 ##

基于Spring框架的应用程序中，由Spring容器负责创建，装配，设置属性，进而管理整个生命周期的对象，称为Bean对象；Bean的生命周期非常复杂，过程大致如下：实例化，属性加载，初始化前后管理，销毁；

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**BeanFactory**：工厂类，Spring框架的核心能力，Bean容器的顶级接口，提供了一系列Bean对象的访问方法，是IOC思想和依赖注入的基础支撑；

**ConfigurableBeanFactory**：Bean容器可配置化接口，该扩展接口只是为了允许框架内部的即插即用和访问bean工厂的配置方法；

**AbstractBeanFactory**：Bean管理的抽象实现类，可以查看其内部doGetBean方法，提供Bean实例对象的获取逻辑，如果无法获取则执行创建逻辑；

## 七、Tomcat服务 ##

初次启动SpringBoot工程时，最大的疑问就是可见Tomcat启动日志，但是没有显式的做服务器装配，直接启动JAR包即可，这在流程上简化了一大步；

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**WebServer**：Web应用服务器接口，比如常用的Tomcat，Jetty，Netty等，根据应用类型选择，只提供了启动、停止、获取端口三个方法，通过WebServerApplicationContext与应用上下文相关联；

**TomcatWebServer**：SpringBoot框架管理内置Tomcat服务的核心类，对Tomcat生命周期的管理提供了一层包装；

**Tomcat**：Apache组件中轻量级Tomcat启动器，提供了Tomcat基础配置，比如默认的Port和HostName，以及生命周期管理的方法，TomcatWebServer类中调用的就是该API中的具体方法；

## 八、事件模型 ##

事件驱动模型是复杂流程中的常用解耦手段，即通过事件发送和监听两个拆解动作，实现流程的分步执行，这在SpringBoot启动流程和上下文装载中更是发挥的淋漓尽致；

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**ApplicationEvent**：应用事件基础抽象类，继承自JDK中EventObject类，具体事件会继承该类，内部声明了事件源和发生时间两个核心属性；

**ApplicationEventMulticaster**：应用事件广播的顶级接口，可以将指定的应用事件广播给适合的监听器；

**SimpleApplicationEventMulticaster**：应用事件广播接口的简单实现，可以断点该类的multicastEvent方法，查看广播时应用事件和其相应的监听器；

**ApplicationListener**：应用事件监听器接口，继承自JDK中EventListener接口，Spring中扩展了多种具体的事件监听器，以实现各种不同的场景需求，比如最常见的ConfigFileApplicationListener配置文件监听器；

## 九、配置加载 ##

SpringBoot工程中，配置文件的管理策略非常复杂，有内部程序执行加载配置，也有外部集成的组件配置，当然最核心的就是工程的自定义配置；

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**ConfigFileApplicationListener.Loader**：配置文件监听器的内部类，实现对工程中的配置源加载，其核心逻辑在Loader.load方法中实现，具体逻辑由相关的实现类完成；

**PropertySourceLoader**：配置加载的策略接口，在Spring工程中支持多种类型的文件配置，比如yml、yaml、properties、xml，需要通过文件的扩展名选择相应的加载实现类；

**YamlPropertySourceLoader**：加载`.yml`或者`.yaml`类型的文件，SpringBoot工程中常用的配置文件类型，最终转换成Name和Value的属性源集合，即通过PropertySource抽象类来描述；

## 十、数据库集成 ##

Spring框架的强大之处还在于能够和其他组件进行简单快速的集成，比如常用的数据库、缓存、消息队列等各种类型的组件，分析内部的集成逻辑，会发现很多原理上的相似性，尤其在SpringBoot框架中，约定大于配置；

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**DataSourceAutoConfiguration**：SpringBoot工程中数据库的自动化配置类，在配置中Hikari是默认选择的连接池，也是号称速度最快的；

**DataSourceProperties**：数据源配置相关的基础类，在DataSourceConfiguration配置类中，会基于参数去创建数据源对象；

**HikariDataSource**：Hikari连接池组件中的数据源API，描述数据源的具体信息，例如配置、连接池、状态等，具体的数据库连接逻辑是在该组件内部完成的；

基于SpringBoot集成数据库的原理，可以扩展性的看看：Redis组件的RedisAutoConfiguration配置类；Kafka组件的KafkaAutoConfiguration配置类，Elasticsearch组件的RestClientAutoConfiguration配置类，在设计原理上都有异曲同工之妙；

**写在最后**

从个人经验来看，想要阅读Spring框架的源码设计，需要基于应用流程先构建一个大的轮廓结构，理解设计中的常用策略和原理，然后再深入单个模块的细节逻辑，这样容易找到阅读节奏；

本文并没有涉及源码中过多的细节逻辑，只是从服务启动作为切入点，整理与开发关联性较为直接的源码模块，描述个人对于Spring源码阅读的基础思路。

## 十一、参考源码 ##

应用仓库：
    https://gitee.com/cicadasmile/butte-flyer-parent
    
    组件封装：
    https://gitee.com/cicadasmile/butte-frame-parent

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