Spring Boot乾貨系列：（三）啓動原理解析 | 掘金技術徵文

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前言

前面幾章咱們見識了SpringBoot爲咱們作的自動配置，確實方便快捷，可是對於新手來講，若是不大懂SpringBoot內部啓動原理，之後不免會吃虧。因此此次博主就跟大家一塊兒一步步揭開SpringBoot的神祕面紗，讓它不在神祕。

正文

咱們開發任何一個Spring Boot項目，都會用到以下的啓動類

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

從上面代碼能夠看出，Annotation定義（@SpringBootApplication）和類定義（SpringApplication.run）最爲耀眼，因此要揭開SpringBoot的神祕面紗，咱們要從這兩位開始就能夠了。

SpringBootApplication背後的祕密

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = {
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
...
}複製代碼

雖然定義使用了多個Annotation進行了原信息標註，但實際上重要的只有三個Annotation：

• @Configuration（@SpringBootConfiguration點開查看發現裏面仍是應用了@Configuration）
• @EnableAutoConfiguration
• @ComponentScan

因此，若是咱們使用以下的SpringBoot啓動類，整個SpringBoot應用依然能夠與以前的啓動類功能對等：

@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}複製代碼

每次寫這3個比較累，因此寫一個@SpringBootApplication方便點。接下來分別介紹這3個Annotation。

@Configuration

這裏的@Configuration對咱們來講不陌生，它就是JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置類使用的那個@Configuration，SpringBoot社區推薦使用基於JavaConfig的配置形式，因此，這裏的啓動類標註了@Configuration以後，自己其實也是一個IoC容器的配置類。
舉幾個簡單例子回顧下，XML跟config配置方式的區別：

• 表達形式層面
  基於XML配置的方式是這樣：

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd" default-lazy-init="true">
    <!--bean定義-->
  </beans>複製代碼

  而基於JavaConfig的配置方式是這樣：

  @Configuration
  public class MockConfiguration{
    //bean定義
  }複製代碼

  任何一個標註了@Configuration的Java類定義都是一個JavaConfig配置類。

• 註冊bean定義層面
  基於XML的配置形式是這樣：

  <bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
    ...
  </bean>複製代碼

  而基於JavaConfig的配置形式是這樣的：

  @Configuration
  public class MockConfiguration{
    @Bean
    public MockService mockService(){
        return new MockServiceImpl();
    }
  }複製代碼

  任何一個標註了@Bean的方法，其返回值將做爲一個bean定義註冊到Spring的IoC容器，方法名將默認成該bean定義的id。

• 表達依賴注入關係層面
  爲了表達bean與bean之間的依賴關係，在XML形式中通常是這樣：

<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
    <propery name ="dependencyService" ref="dependencyService" />
</bean>

<bean id="dependencyService" class="DependencyServiceImpl"></bean>複製代碼

而基於JavaConfig的配置形式是這樣的：

@Configuration
public class MockConfiguration{
    @Bean
    public MockService mockService(){
        return new MockServiceImpl(dependencyService());
    }

    @Bean
    public DependencyService dependencyService(){
        return new DependencyServiceImpl();
    }
}複製代碼

若是一個bean的定義依賴其餘bean,則直接調用對應的JavaConfig類中依賴bean的建立方法就能夠了。

@ComponentScan

@ComponentScan這個註解在Spring中很重要，它對應XML配置中的 元素，@ComponentScan的功能其實就是自動掃描並加載符合條件的組件（好比@Component和@Repository等）或者bean定義，最終將這些bean定義加載到IoC容器中。

咱們能夠經過basePackages等屬性來細粒度的定製@ComponentScan自動掃描的範圍，若是不指定，則默認Spring框架實現會從聲明@ComponentScan所在類的package進行掃描。

注：因此SpringBoot的啓動類最好是放在root package下，由於默認不指定basePackages。

@EnableAutoConfiguration

我的感受@EnableAutoConfiguration這個Annotation最爲重要，因此放在最後來解讀，你們是否還記得Spring框架提供的各類名字爲@Enable開頭的Annotation定義？好比@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等，@EnableAutoConfiguration的理念和作事方式其實一脈相承，簡單歸納一下就是，藉助@Import的支持，收集和註冊特定場景相關的bean定義。

• @EnableScheduling是經過@Import將Spring調度框架相關的bean定義都加載到IoC容器。
• @EnableMBeanExport是經過@Import將JMX相關的bean定義加載到IoC容器。

而@EnableAutoConfiguration也是藉助@Import的幫助，將全部符合自動配置條件的bean定義加載到IoC容器，僅此而已！

@EnableAutoConfiguration做爲一個複合Annotation,其自身定義關鍵信息以下：

@SuppressWarnings("deprecation")
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {
    ...
}複製代碼

其中，最關鍵的要屬@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，藉助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration能夠幫助SpringBoot應用將全部符合條件的@Configuration配置都加載到當前SpringBoot建立並使用的IoC容器。就像一隻「八爪魚」同樣

藉助於Spring框架原有的一個工具類：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration能夠智能的自動配置功效才得以大功告成！

自動配置幕後英雄：SpringFactoriesLoader詳解
SpringFactoriesLoader屬於Spring框架私有的一種擴展方案，其主要功能就是從指定的配置文件META-INF/spring.factories加載配置。

public abstract class SpringFactoriesLoader {
    //...
    public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        ...
    }


    public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
        ....
    }
}複製代碼

配合@EnableAutoConfiguration使用的話，它更可能是提供一種配置查找的功能支持，即根據@EnableAutoConfiguration的完整類名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration做爲查找的Key,獲取對應的一組@Configuration類

上圖就是從SpringBoot的autoconfigure依賴包中的META-INF/spring.factories配置文件中摘錄的一段內容，能夠很好地說明問題。

因此，@EnableAutoConfiguration自動配置的魔法騎士就變成了：從classpath中搜尋全部的META-INF/spring.factories配置文件，並將其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration對應的配置項經過反射（Java Refletion）實例化爲對應的標註了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置類，而後彙總爲一個並加載到IoC容器。

深刻探索SpringApplication執行流程

SpringApplication的run方法的實現是咱們本次旅程的主要線路，該方法的主要流程大致能夠概括以下：

1） 若是咱們使用的是SpringApplication的靜態run方法，那麼，這個方法裏面首先要建立一個SpringApplication對象實例，而後調用這個建立好的SpringApplication的實例方法。在SpringApplication實例初始化的時候，它會提早作幾件事情：

• 根據classpath裏面是否存在某個特徵類（org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext）來決定是否應該建立一個爲Web應用使用的ApplicationContext類型。
• 使用SpringFactoriesLoader在應用的classpath中查找並加載全部可用的ApplicationContextInitializer。
• 使用SpringFactoriesLoader在應用的classpath中查找並加載全部可用的ApplicationListener。
• 推斷並設置main方法的定義類。

2） SpringApplication實例初始化完成而且完成設置後，就開始執行run方法的邏輯了，方法執行伊始，首先遍歷執行全部經過SpringFactoriesLoader能夠查找到並加載的SpringApplicationRunListener。調用它們的started()方法，告訴這些SpringApplicationRunListener，「嘿，SpringBoot應用要開始執行咯！」。

3） 建立並配置當前Spring Boot應用將要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile）。

4） 遍歷調用全部SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()的方法，告訴他們：「當前SpringBoot應用使用的Environment準備好了咯！」。

5） 若是SpringApplication的showBanner屬性被設置爲true，則打印banner。

6） 根據用戶是否明確設置了applicationContextClass類型以及初始化階段的推斷結果，決定該爲當前SpringBoot應用建立什麼類型的ApplicationContext並建立完成，而後根據條件決定是否添加ShutdownHook，決定是否使用自定義的BeanNameGenerator，決定是否使用自定義的ResourceLoader，固然，最重要的，將以前準備好的Environment設置給建立好的ApplicationContext使用。

7） ApplicationContext建立好以後，SpringApplication會再次藉助Spring-FactoriesLoader，查找並加載classpath中全部可用的ApplicationContext-Initializer，而後遍歷調用這些ApplicationContextInitializer的initialize（applicationContext）方法來對已經建立好的ApplicationContext進行進一步的處理。

8） 遍歷調用全部SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法。

9） 最核心的一步，將以前經過@EnableAutoConfiguration獲取的全部配置以及其餘形式的IoC容器配置加載到已經準備完畢的ApplicationContext。

10） 遍歷調用全部SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法。

11） 調用ApplicationContext的refresh()方法，完成IoC容器可用的最後一道工序。

12） 查找當前ApplicationContext中是否註冊有CommandLineRunner，若是有，則遍歷執行它們。

13） 正常狀況下，遍歷執行SpringApplicationRunListener的finished()方法、（若是整個過程出現異常，則依然調用全部SpringApplicationRunListener的finished()方法，只不過這種狀況下會將異常信息一併傳入處理）
去除事件通知點後，整個流程以下：

總結

到此，SpringBoot的核心組件完成了基本的解析，綜合來看，大部分都是Spring框架背後的一些概念和實踐方式，SpringBoot只是在這些概念和實踐上對特定的場景事先進行了固化和昇華，而也偏偏是這些固化讓咱們開發基於Sping框架的應用更加方便高效。

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參考

本章節大部分參考了《SpringBoot揭祕快速構建爲服務體系》這本書的第三章，我的看過的幾本書就感受這本書介紹原理的章節最爲透徹，本章也算這本書最精華的部分。因此我沒忍住就分享出來給你們學習。固然主要是我也沒有這本書的電子版，沒法分享給你們了，深表遺憾(。・＿・。)ﾉ
後續，博主已經花錢買了電子版傳到羣共享了，歡迎加羣，總綱那邊有羣號。

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一直以爲本身寫的不是技術，而是情懷，一篇篇文章是本身這一路走來的痕跡。靠專業技能的成功是最具可複製性的，但願個人這條路能讓你少走彎路，但願我能幫你抹去知識的蒙塵，但願我能幫你理清知識的脈絡，但願將來技術之巔上有你也有我,但願大爺你看完打賞點零花錢給我。

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掘金技術徵文第三期：聊聊你的最佳實踐