spring boot 2啓動過程整理

Spring Boot 2 特性

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摘自官網

• Create stand-alone Spring applications
• Embed Tomcat, Jetty or Undertow directly (no need to deploy WAR files)
• Provide opinionated 'starter' dependencies to simplify your build configuration
• Automatically configure Spring and 3rd party libraries whenever possible
• Provide production-ready features such as metrics, health checks and externalized configuration
• Absolutely no code generation and no requirement for XML configuration

前言

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目前 spring boot 已被普遍使用，關於 spring boot 的文章更是隨處可見。所以，咱們就串聯瑣碎的知識點，簡單整理出一條線。使用spring boot 已經有一段時間了，可是有些知識點仍是比較模糊。它啓動過程都幹了什麼？如何實現自動配置的？啓動 web 應用的時候何時啓動 tomcat 服務的？發起一個 http 請求會經歷什麼過程？

啓動過程

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spring boot 啓動過程的源碼分析網上有不少，並且比較詳細，就再也不詳細贅述了。有興趣的同窗自行翻閱資料哈~

在 spring boot 啓動的時候，會根據工程的環境（主要是根據特定的類名稱）肯定一個 ConfigurableApplicationContext 的上下文對象，咱們就以 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext 作例子。

// 建立ConfigurableApplicationContext，若是是servlet環境會建立AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext
context = createApplicationContext();
// 從spring.factories中獲取SpringBootExceptionReporter工廠，並初始化spring boot的異常分析對象
exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
    new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
// 刷新appContext,這裏開始啓動spring管理bean
refreshContext(context);
// afterRefresh方法是protected的空實現，咱們能夠用這個鉤子作一些事情
afterRefresh(context, applicationArguments);

重點關注 refreshContext 方法，這個方法強制轉換對象爲 AbstractApplicationContext 後執行他的 refresh 方法

protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
    Assert.isInstanceOf(AbstractApplicationContext.class, applicationContext);
    ((AbstractApplicationContext) applicationContext).refresh();
}

常常看 spring 源碼的同窗，看到這一步應該就比較熟悉了，和咱們傳統的 SSM 框架同樣的啓動流程。

啓動過程當中功能簡述

• 經過 SpringFactoriesLoader 提供通用的工廠加載機制，具體是解析工程下全部jar包中的 META-INF/spring.factories 文件，並提供反序列化 bean 功能
• 提供 Properties 和 Yaml 配置文件的解析，以及數據綁定
• 推斷上下文環境是 SERVLET、REACTIVE、NON， 以建立相應的 ConfigurableApplicationContext 來管理 Bean 的生命週期
• 支持可擴展 SPI 接口，包括 PropertySourceLoader、SpringApplicationRunListener、SpringBootExceptionReporter、ApplicationContextInitializer、ApplicationListener、EnvironmentPostProcessor、FailureAnalyzer、FailureAnalysisReporter 等

瞭解了 SpringFactoriesLoader 實現相似 java spi 的功能，咱們就能夠自定義實現 SPI 的接口。實現方式：

1. 以 java config 形式配置託管，例如：@Component
2. 在執行 run 返回的 ConfigurableApplicationContext 中添加（部分接口能夠）
3. 工程中新建 META-INF/spring.factories 文件，以 接口=實現 的形式存放

實現自動配置

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咱們的 spring boot 的啓動類一般會使用 @SpringBootApplication ，該註解包含了@SpringBootConfiguration @EnableAutoConfiguration @ComponentScan，而 @EnableAutoConfiguration 是實現自動配置的關鍵

...
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {
    ...
}

在前面咱們提到 spring boot 啓動會執行到AbstractApplicationContext.refresh()，以後調用ConfigurationClassPostProcessor.processConfigBeanDefinitions掃描全部的 @Import ，並執行 AutoConfigurationImportSelector 的 selectImports，該方法調用 SpringFactoriesLoader 讀取spring.factories獲取 EnableAutoConfiguration 對應的實現類。

方法執行棧
refresh --> invokeBeanFactoryPostProcessors --> ConfigurationClassPostProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry --> AutoConfigurationImportSelector.selectImports

最後會在 AbstractApplicationContext.finishBeanFactoryInitialization 初始化非懶加載的對象，完成自動化配置。

Web 服務的啓動

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首先咱們來看下 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext 類關係圖，因爲圖比較大就不放出來了。
AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext --> ServletWebServerApplicationContext --> GenericWebApplicationContext --> GenericApplicationContext --> AbstractApplicationContext
因此在執行 AbstractApplicationContext.refresh 中調用 onRefresh 時，會調用 ServletWebServerApplicationContext.onRefresh
再調用 createWebServer

// ServletWebServerApplicationContext.createWebServer
private void createWebServer() {
    WebServer webServer = this.webServer;
    ServletContext servletContext = getServletContext();
    //若是配有配置WebServer,則從BeanFactory中獲取一個ServletWebServerFactory的實例
    if (webServer == null && servletContext == null) {
        ServletWebServerFactory factory = getWebServerFactory();
        this.webServer = factory.getWebServer(getSelfInitializer());
    }
    else if (servletContext != null) {
        try {
            // 調用selfInitialize，配置servletContext，註冊servletContext到spring context中，並調用ServletContextInitializer的onStartup鉤子方法
            getSelfInitializer().onStartup(servletContext);
        }
        catch (ServletException ex) {
            throw new ApplicationContextException("Cannot initialize servlet context", ex);
        }
    }
    // 初始化servletContext配置
    initPropertySources();
}

總結

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最後，咱們經過一圖簡單解答前言中提到的問題。

當 spring boot 啓動完成後，正常狀況下一次 http 請求大體會經歷這樣一個過程。用戶輸入訪問地址 --> 瀏覽器客戶端發起請求 --> web 服務（tomcat、jetty）轉發請求 --> 請求處理（servlet規範、reactive規範、其餘自定義的） --> 響應結果

注：第一次發博客，不免有所不足，甚至出現錯誤的地方，歡迎你們指正，謝謝。