SpringBoot執行原理

1、執行原理:

每一個Spring Boot項目都有一個主程序啓動類，在主程序啓動類中有一個啓動項目的main()方法， 在該方法中經過執行SpringApplication.run()便可啓動整個Spring Boot程序。

Q:

那麼SpringApplication.run()方法究竟是如何作到啓動Spring Boot項目的呢？

@SpringBootApplication  //可以掃描Spring組件並自動配置SpringBoot
public class Springboot01DemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Springboot01DemoApplication.class, args);
    }
}

上述是一個SpringBoot的啓動類，進入SpringApplication.run()方法

如圖所示，進入了run方法後，緊接着，調用了重載方法，重載方法作了兩件事：

1. 實例化SpringApplication對象

2. 調用run方法

1. 實例化SpringApplication對象

public SpringApplication(Class<?>... primarySources) {
 this(null, primarySources);
}

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
 //......設置了一些參數....這裏省略，下面是重點
    //......設置了一些參數....這裏省略，下面是重點
    //......設置了一些參數....這裏省略，下面是重點

 //項目啓動類 SpringbootDemoApplication.class設置爲屬性存儲起來
 this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));

 //設置應用類型是SERVLET應用（Spring 5以前的傳統MVC應用）仍是REACTIVE應用（Spring 5開始出現的WebFlux交互式應用）
 this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();

 // 設置初始化器(Initializer),最後會調用這些初始化器
 //所謂的初始化器就是org.springframework.context.ApplicationContextInitializer的實現類,在Spring上下文被刷新以前進行初始化的操做
 setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));

 // 設置監聽器(Listener)
 setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));

 // 初始化 mainApplicationClass 屬性:用於推斷並設置項目main()方法啓動的主程序啓動類
 this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}

SpringApplication的構造方法中，首先設置了一些參數，而後作了5件事：

1.1 項目啓動類 SpringbootDemoApplication.class設置爲屬性存儲起來

this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));

給這個成員變量賦值，把傳入的primarySources進行轉換，而後賦值，這個primarySources就是咱們Springboot啓動類的Main方法中傳入的：

1.2 設置應用類型是SERVLET應用（Spring 5以前的傳統MVC應用）仍是REACTIVE應用

this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();

判斷當前的web應用類型是servlet應用仍是reactive應用，那麼如何判斷的？進入.deduceFromClasspath()方法：

1. 首先判斷類路徑下Reactive相關的class是否存在，若是存在就說明當前應用是內嵌的 Reactive Web 應用。例如說，Spring Webflux 。

2. 判斷類路徑下是否存在Servlet類型的類。若是不存在，則返回NONE，表示當前應用是非內嵌的 Web 應用。

3. 不然，表示當前應用是內嵌的 Servlet Web 應用。例如說，Spring MVC 。

1.3 設置初始化器(Initializer),最後會調用這些初始化器

所謂的初始化器就是org.springframework.context.ApplicationContextInitializer的實現類,在Spring上下文被刷新以前進行初始化的操做.

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

這裏傳入了一個ApplicationContextInitializer.class

進入getSpringFactoriesInstances()方法（下圖若是看不清請右鍵另存爲）：

這段代碼主要作了以下幾件事：

1. SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader)
   這裏的type就是剛纔傳入的，ApplicationContextInitializer.class

2. loadFactoryNames 調用了 loadSpringFactories方法

3. loadSpringFactories方法作了以下的事：

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

   判斷classLoader是否爲空，若是不爲空加載META-INF下的spring.factories，如上圖所示，根據傳入的參數值（ApplicationContextInitializer.class）的類型，在spring.factories中進行查找，根據當前傳入的類型找到兩個類，這兩個類就是初始化器：

   org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,\
   org.springframework.boot.autoconfigure.logging.ConditionEvaluationReportLoggingListener

獲得這兩個類後，把它們存入set去重，而後進行實例化，而後排序，最終返回，到此初始化器已經設置完成了。而後存入List<ApplicationContextInitializer<?>> initializers，等待以後使用

1.4 設置監聽器(Listener)

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

和1.3同理，也是經過調用getSpringFactoriesInstances，只不過傳遞的參數發生了改變。變成了ApplicationListener.class ，因此它就是在spring.factories中根據ApplicationListener.class找，而後實例化，而後返回存入Listeners中。

1.5 初始化 mainApplicationClass 屬性

用於推斷並設置項目main()方法啓動的主程序啓動類

this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();

 private Class<?> deduceMainApplicationClass() {
  try {
      // 得到當前 StackTraceElement 數組
   StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();
   // 判斷哪一個執行了 main 方法
   for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {
    if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {
     return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());
    }
   }
  } catch (ClassNotFoundException ex) {
   // Swallow and continue
  }
  return null;
 }

判斷哪一個類執行了main方法，而後返回。

1.6 總結

實例化SpringApplication對象作了哪些事？

1. 項目啓動類 SpringbootDemoApplication.class設置爲屬性存儲起來

2. 設置應用類型是SERVLET應用（Spring 5以前的傳統MVC應用）仍是REACTIVE應用（Spring 5開始出現的WebFlux交互式應用）

3. 設置初始化器(Initializer),最後會調用這些初始化器

4. 設置監聽器(Listener)

5. 初始化 mainApplicationClass 屬性:用於推斷並設置項目main()方法啓動的主程序啓動類

2. 調用run方法

回憶一下，在SpringBoot啓動類的Main方法中，執行了SpringApplication.run(Main方法所在的當前類.class, args);，這個方法主要作了兩件事：

• 實例化SpringApplication對象 （已上述）

• 調用run方法

進入run方法：

run方法大致上作了9件比較重要的事。

2.1 獲取並啓動監聽器

SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
listeners.starting();
//args是啓動Spring應用的命令行參數，該參數能夠在Spring應用中被訪問。如：--server.port=9000
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);

它其實仍是經過getSpringFactoriesInstances（）這個方法來獲取，這個方法已經很熟悉了， 1.3，1.4都使用到了，再也不贅述。

那麼本步驟就是經過getSpringFactoriesInstances()拿到了一個SpringApplicationRunListeners類型的監聽器，而後調用.starting()啓動。

2.2 項目運行環境Environment的預配置

建立並配置當前SpringBoot應用將要使用的Environment，並遍歷調用全部的SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()方法

ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);

configureIgnoreBeanInfo(environment);
// 準備Banner打印器 - 就是啓動Spring Boot的時候打印在console上的ASCII藝術字體
Banner printedBanner = printBanner(environment);

進入prepareEnvironment()方法：

1. 查詢environment，有就返回，沒有的話建立後返回。

2. 配置環境

   1. PropertySources：加載執行的配置文件

   2. Profiles：多環境配置，針對不一樣的環境，加載不一樣的配置

3. listeners環境準備(就是廣播ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件)。

4. 將建立的環境綁定到SpringApplication對象上

5. 是不是web環境，若是不是就轉換爲標準環境

6. 配置PropertySources對它本身的遞歸依賴

7. 返回

此時已經拿到了ConfigurableEnvironment 環境對象，而後執行configureIgnoreBeanInfo(environment)，使其生效。

2.3 建立Spring容器

context = createApplicationContext();
// 得到異常報告器 SpringBootExceptionReporter 數組
//這一步的邏輯和實例化初始化器和監聽器的同樣，
// 都是經過調用 getSpringFactoriesInstances 方法來獲取配置的異常類名稱並實例化全部的異常處理類。
exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
      SpringBootExceptionReporter.class,
      new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

根據 webApplicationType 類型，得到 ApplicationContext 類型,這裏建立容器的類型 仍是根據webApplicationType進行判斷的，該類型爲SERVLET類型，因此會經過反射裝載對應的字節碼，也就是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。

而後經過getSpringFactoriesInstances（）得到異常報告器。

2.4 Spring容器前置處理

這一步主要是在容器刷新以前的準備動做。包含一個很是關鍵的操做：將啓動類注入容器，爲後續開啓自動化配置奠基基礎。

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

這塊會對整個上下文進行一個預處理，好比觸發監聽器的響應事件、加載資源、設置上下文環境等等。

2.5 刷新容器

refreshContext(context);

• IOC容器初始化

• 向JVM運行時註冊一個關機鉤子（函數），在JVM關機時關閉這個上下文，除非它當時已經關閉。（若是jvm變關閉了，當前上下文對象也能夠被關閉了）

//TODO refresh方法在springioc章節中會有詳細說明（挖個坑- - ）。

2.6 Spring容器後置處理

afterRefresh(context, applicationArguments);

擴展接口，設計模式中的模板方法，默認爲空實現。
若是有自定義需求，能夠重寫該方法。好比打印一些啓動結束log，或者一些其它後置處理。

2.7 發出結束執行的事件通知

listeners.started(context);

2.8 執行Runners運行器

callRunners(context, applicationArguments);

用於調用項目中自定義的執行器XxxRunner類，使得在項目啓動完成後當即執行一些特定程序。

Runner 運行器用於在服務啓動時進行一些業務初始化操做，這些操做只在服務啓動後執行一次。

Spring Boot提供了ApplicationRunner和CommandLineRunner兩種服務接口

2.9 發佈應用上下文就緒事件

listeners.running(context);

表示在前面一切初始化啓動都沒有問題的狀況下，使用運行監聽器SpringApplicationRunListener持續運行配置好的應用上下文ApplicationContext.

這樣整個Spring Boot項目就正式啓動完成了。

2.10 返回容器

return context;

完成~

總結：

1. 獲取並啓動監聽器

2. 項目運行環境Environment的預配置

3. 建立Spring容器

4. Spring容器前置處理

5. 刷新容器

6. Spring容器後置處理

7. 發出結束執行的事件通知

8. 執行Runners運行器

9. 發佈應用上下文就緒事件

10. 返回容器