SpringBoot啓動流程解析

寫在前面：

       因爲該系統是底層系統，以微服務形式對外暴露dubbo服務，因此本流程中SpringBoot不基於jetty或者tomcat等容器啓動方式發佈服務，而是以執行程序方式啓動來發布(參考下圖keepRunning方法)。

       本文以調試一個實際的SpringBoot啓動程序爲例，參考流程中主要類類圖，來分析其啓動邏輯和自動化配置原理。

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總覽：

       上圖爲SpringBoot啓動結構圖，咱們發現啓動流程主要分爲三個部分，第一部分進行SpringApplication的初始化模塊，配置一些基本的環境變量、資源、構造器、監聽器，第二部分實現了應用具體的啓動方案，包括啓動流程的監聽模塊、加載配置環境模塊、及核心的建立上下文環境模塊，第三部分是自動化配置模塊，該模塊做爲springboot自動配置核心，在後面的分析中會詳細討論。在下面的啓動程序中咱們會串聯起結構中的主要功能。

啓動：

      每一個SpringBoot程序都有一個主入口，也就是main方法，main裏面調用SpringApplication.run()啓動整個spring-boot程序，該方法所在類須要使用@SpringBootApplication註解，以及@ImportResource註解(if need)，@SpringBootApplication包括三個註解，功能以下：@EnableAutoConfiguration：SpringBoot根據應用所聲明的依賴來對Spring框架進行自動配置

@SpringBootConfiguration(內部爲@Configuration)：被標註的類等於在spring的XML配置文件中(applicationContext.xml)，裝配全部bean事務，提供了一個spring的上下文環境

@ComponentScan：組件掃描，可自動發現和裝配Bean，默認掃描SpringApplication的run方法裏的Booter.class所在的包路徑下文件，因此最好將該啓動類放到根包路徑下

SpringBoot啓動類

首先進入run方法

 

run方法中去建立了一個SpringApplication實例，在該構造方法內，咱們能夠發現其調用了一個初始化的initialize方法

 

 

這裏主要是爲SpringApplication對象賦一些初值。構造函數執行完畢後，咱們回到run方法

 

該方法中實現了以下幾個關鍵步驟：

1.建立了應用的監聽器SpringApplicationRunListeners並開始監聽

2.加載SpringBoot配置環境(ConfigurableEnvironment)，若是是經過web容器發佈，會加載StandardEnvironment，其最終也是繼承了ConfigurableEnvironment，類圖以下

 

能夠看出，*Environment最終都實現了PropertyResolver接口，咱們平時經過environment對象獲取配置文件中指定Key對應的value方法時，就是調用了propertyResolver接口的getProperty方法

3.配置環境(Environment)加入到監聽器對象中(SpringApplicationRunListeners)

4.建立run方法的返回對象：ConfigurableApplicationContext(應用配置上下文)，咱們能夠看一下建立方法：

 

方法會先獲取顯式設置的應用上下文(applicationContextClass)，若是不存在，再加載默認的環境配置（經過是不是web environment判斷），默認選擇AnnotationConfigApplicationContext註解上下文（經過掃描全部註解類來加載bean），最後經過BeanUtils實例化上下文對象，並返回，ConfigurableApplicationContext類圖以下：

 

主要看其繼承的兩個方向：

LifeCycle：生命週期類，定義了start啓動、stop結束、isRunning是否運行中等生命週期空值方法

ApplicationContext：應用上下文類，其主要繼承了beanFactory(bean的工廠類)

5.回到run方法內，prepareContext方法將listeners、environment、applicationArguments、banner等重要組件與上下文對象關聯

6.接下來的refreshContext(context)方法(初始化方法以下)將是實現spring-boot-starter-*(mybatis、redis等)自動化配置的關鍵，包括spring.factories的加載，bean的實例化等核心工做。

refresh方法

配置結束後，Springboot作了一些基本的收尾工做，返回了應用環境上下文。回顧總體流程，Springboot的啓動，主要建立了配置環境(environment)、事件監聽(listeners)、應用上下文(applicationContext)，並基於以上條件，在容器中開始實例化咱們須要的Bean，至此，經過SpringBoot啓動的程序已經構造完成，接下來咱們來探討自動化配置是如何實現。

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自動化配置：

       以前的啓動結構圖中，咱們注意到不管是應用初始化仍是具體的執行過程，都調用了SpringBoot自動配置模塊

SpringBoot自動配置模塊

       該配置模塊的主要使用到了SpringFactoriesLoader，即Spring工廠加載器，該對象提供了loadFactoryNames方法，入參爲factoryClass和classLoader，即須要傳入上圖中的工廠類名稱和對應的類加載器，方法會根據指定的classLoader，加載該類加器搜索路徑下的指定文件，即spring.factories文件，傳入的工廠類爲接口，而文件中對應的類則是接口的實現類，或最終做爲實現類，因此文件中通常爲以下圖這種一對多的類名集合，獲取到這些實現類的類名後，loadFactoryNames方法返回類名集合，方法調用方獲得這些集合後，再經過反射獲取這些類的類對象、構造方法，最終生成實例

工廠接口與其若干實現類接口名稱

下圖有助於咱們形象理解自動配置流程

SpringBoot自動化配置關鍵組件關係圖 

      mybatis-spring-boot-starter、spring-boot-starter-web等組件的META-INF文件下均含有spring.factories文件，自動配置模塊中，SpringFactoriesLoader收集到文件中的類全名並返回一個類全名的數組，返回的類全名經過反射被實例化，就造成了具體的工廠實例，工廠實例來生成組件具體須要的bean。

以前咱們提到了EnableAutoConfiguration註解，其類圖以下

 

能夠發現其最終實現了ImportSelector(選擇器)和BeanClassLoaderAware(bean類加載器中間件)，重點關注一下AutoConfigurationImportSelector的selectImports方法

 

該方法在springboot啓動流程——bean實例化前被執行，返回要實例化的類信息列表。咱們知道，若是獲取到類信息，spring天然能夠經過類加載器將類加載到jvm中，如今咱們已經經過spring-boot的starter依賴方式依賴了咱們須要的組件，那麼這些組建的類信息在select方法中也是能夠被獲取到的，不要急咱們繼續向下分析

 

該方法中的getCandidateConfigurations方法，經過方法註釋瞭解到，其返回一個自動配置類的類名列表，方法調用了loadFactoryNames方法，查看該方法

 

在上面的代碼能夠看到自動配置器會跟根據傳入的factoryClass.getName()到項目系統路徑下全部的spring.factories文件中找到相應的key，從而加載裏面的類。咱們就選取這個mybatis-spring-boot-autoconfigure下的spring.factories文件

 

進入org.mybatis.spring.boot.autoconfigure.MybatisAutoConfiguration中，主要看一下類頭

 

發現@Spring的Configuration，儼然是一個經過註解標註的springBean，繼續向下看，

@ConditionalOnClass({ SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class})這個註解的意思是：當存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class這兩個類時才解析MybatisAutoConfiguration配置類,不然不解析這一個配置類，make sence，咱們須要mybatis爲咱們返回會話對象，就必須有會話工廠相關類

@CondtionalOnBean(DataSource.class):只有處理已經被聲明爲bean的dataSource

@ConditionalOnMissingBean(MapperFactoryBean.class)這個註解的意思是若是容器中不存在name指定的bean則建立bean注入，不然不執行（該類源碼較長，篇幅限制不全粘貼）

       以上配置能夠保證sqlSessionFactory、sqlSessionTemplate、dataSource等mybatis所需的組件都可被自動配置，@Configuration註解已經提供了Spring的上下文環境，因此以上組件的配置方式與Spring啓動時經過mybatis.xml文件進行配置起到一個效果。經過分析咱們能夠發現，只要一個基於SpringBoot項目的類路徑下存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class，而且容器中已經註冊了dataSourceBean，就能夠觸發自動化配置，意思說咱們只要在maven的項目中加入了mybatis所須要的若干依賴，就能夠觸發自動配置，但引入mybatis原生依賴的話，每集成一個功能都要去修改其自動化配置類，那就得不到開箱即用的效果了。因此Spring-boot爲咱們提供了統一的starter能夠直接配置好相關的類，觸發自動配置所需的依賴(mybatis)以下：

 

這裏是截取的mybatis-spring-boot-starter的源碼中pom.xml文件中全部依賴:

 

由於maven依賴的傳遞性，咱們只要依賴starter就能夠依賴到全部須要自動配置的類，實現開箱即用的功能。也體現出Springboot簡化了Spring框架帶來的大量XML配置以及複雜的依賴管理，讓開發人員能夠更加關注業務邏輯的開發。