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0.前言
背景:最近有位开发同学说面试被问到Spring Boot 的启动流程,以及被问到Spring Boot 的嵌入式Web容器是什么时候加载的。如何加载的。是怎么无缝切换的。这些问题,其实回答起来也是比较复杂的。我们今天就从
SpringApplication.run(EasyPaasAdminApplication.class, args);
入口,逐渐向下看下执行流程。来试着回答一下前面这两个问题。后面关于SpringBoot 的web容器可以无缝随意切换为jetty
,undertow.
.这个问题的回答涉及到Spring Boot是如何设计WebServer的。我们后续专门讲解一下。
1. 执行逻辑梳理
一般我们SpringBoot 应用的启动入口都是如下这种固定的写法,
也可以是这样
public static void main(String[] args) {
SpringApplication application = new SpringApplication(MyApplication.class);
// ... customize application settings here
application.run(args)
}
但总之,都是使用SpringApplication 调用静态方法
此方法的注释Static helper that can be used to run a SpringApplication from the specified source using default settings.
public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource, String... args) {
return run(new Class<?>[] { primarySource }, args);
}
跟过来就到这,可以看到注释运行Spring应用程序,创建并刷新一个新的ApplicationContext
。
跟代码到这儿其实我们对于SpringBoot 的基本启动流程已经知道了。但是要解答什么时候启动的Tomcat 还需要继续分析。
到这儿我们就可以继续下去,发现Spring Boot 启动WebServer。此处的WebServer我就不展开了,可以点击去就三个方法start ,stop,getPort。可以看出来Spring 在设计接口的时候还是很严谨和精简。我们的核心脉络是梳理SpringBoot 启动过程,并且回答Tomcat 是如何被启动的。
我们可以看到WebServer 的实现目前内置的有5种。其实Spring Boot 还有一个特性叫做 自动装配。
这就是为什么5个实现,我们最后启动的是Tomcat。此处也不做展开。后面我专门搞一个解析SpringBoot 自动装配的文章。
我们看一下内部start 的TomcatWebServer的内部实现。了解过Tomcat 源码的同学看到这儿就基本明白了。
好源码跟进过程我们到此结束,我们整理和总结一下。
通过扫一遍源码我们大概可以总结出来如下三个阶段准备阶段、应用上下文创建阶段、刷新上下文阶段
。
1. 准备阶段: Spring Boot 会加载应用程序的初始设置,并创建 Spring Boot 上下文。这个阶段的核心源码是 SpringApplication 类的 run() 方法,它会调用 Spring Boot 的各个初始化器进行初始化和准备工作。
2. 应用上下文创建阶段 : Spring Boot 会创建应用程序的上下文,包括各种配置信息、Bean 的加载和初始化等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 自动配置机制,通过扫描 classpath 中的配置文件,自动加载和配置各种组件和 Bean。
3. 刷新上下文阶段: Spring Boot 会执行各种启动任务,包括创建 Web 服务器、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 的刷新机制,它会调用各种初始化器和监听器,执行各种启动任务。其中启动Tomcat 就是在这个环节进行
。
2. 核心源码解析
既然上面我们已经基本上总结除了,Spring Boot的启动脉络。也梳理出了一些核心源码。那么我们对启动过程的核心源码解析一下。
2.1. 准备阶段
在准备阶段中,Spring Boot 会加载应用程序的初始设置,并创建 Spring Boot 上下文。这个阶段的核心源码是 SpringApplication 类的 run() 方法,它会调用 Spring Boot 的各个初始化器进行初始化和准备工作。
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
// 启动计时器
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
// 定义应用程序上下文和异常报告器列表
ConfigurableApplicationContext context = null;
Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
// 配置 Headless 属性
configureHeadlessProperty();
// 获取 Spring Boot 启动监听器
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
// 执行启动监听器的 starting 方法
listeners.starting();
try {
// 解析命令行参数
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
// 准备应用程序环境
ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
// 配置忽略 BeanInfo
configureIgnoreBeanInfo(environment);
// 打印 Banner
Banner printedBanner = printBanner(environment);
// 创建应用程序上下文
context = createApplicationContext();
// 获取异常报告器,关于异常报告,我下次专门讲一下SpringBoot 的异常收集器。
exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class, new Class[]{ConfigurableApplicationContext.class}, context);
// 准备应用程序上下文
prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
// 刷新应用程序上下文
refreshContext(context);
// 刷新后操作
afterRefresh(context, applicationArguments);
// 停止计时器
stopWatch.stop();
// 记录启动日志
if (this.logStartupInfo) {
new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}
// 执行启动监听器的 started 方法
listeners.started(context);
// 执行 Runner
callRunners(context, applicationArguments);
} catch (Throwable ex) {
// 处理启动失败
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
throw new IllegalStateException(ex);
}
try {
// 执行启动监听器的 running 方法
listeners.running(context);
} catch (Throwable ex) {
// 处理启动失败
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
throw new IllegalStateException(ex);
}
// 返回应用程序上下文
return context;
}
在 run() 方法中,Spring Boot 首先会创建一个 StopWatch 对象,用于记录整个启动过程的耗时。然后,Spring Boot 会调用 getRunListeners(args) 方法获取 Spring Boot 的各个启动监听器,并调用
starting() 方法通知这些监听器启动过程已经开始。 接着调用 prepareEnvironment(listeners, applicationArguments) 方法创建应用程序的环境变量。这个方法会根据用户的配置和默认设置创建一个 ConfigurableEnvironment对象,并将其传给后面的 createApplicationContext() 方法。printBanner(environment) 方法打印启动界面的 Banner,调用 refreshContext(context)方法刷新上下文。这个方法会启动上下文,执行各种启动任务,包括创建 Web 服务器、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。具体的启动任务会在刷新上下文阶段中进行。
2.2. 应用上下文创建阶段
在应用上下文创建阶段中,Spring Boot 会创建应用程序的上下文,包括各种配置信息、Bean 的加载和初始化等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 自动配置机制,通过扫描 classpath 中的配置文件,自动加载和配置各种组件和 Bean。
protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
if (contextClass == null) {
try {
switch (this.webApplicationType) {
case SERVLET:
contextClass = Class.forName(DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS);
break;
case REACTIVE:
contextClass = Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS);
break;
default:
contextClass = Class.forName(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
}
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
throw new IllegalStateException(
"Unable to create a default ApplicationContext, " +
"please specify an ApplicationContextClass", ex);
}
}
return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}
在 createApplicationContext() 方法中,Spring Boot 首先会判断应用程序的类型,如果是 Web 应用程序,则会创建一个 WebApplicationContext;否则,会创建一个普通的 ApplicationContext。调用 BeanUtils.instantiateClass(contextClass) 方法创建应用程序的上下文。这个方法会根据上面的逻辑创建一个相应的 ApplicationContext。调用 load() 方法加载应用程序的配置。关于加载应用配置,可以参阅我之前写一篇文章
《三分钟了解SpringBoot配置优先级底层源码解析》。这个方法会扫描 classpath 中的各种配置文件,例如 application.properties、application.yml、META-INF/spring.factories 等,自动配置各种组件和 Bean。调用 postProcessApplicationContext() 方法对应用程序的上下文进行后处理。这个方法会调用各种初始化器和监听器,执行各种初始化任务。
2.3. 刷新上下文阶段
在刷新上下文阶段中,Spring Boot 会执行各种启动任务,包括创建 Web 服务器(刚才我们跟源码的时候也看到了,如上我的截图
)、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 的刷新机制,它会调用各种初始化器和监听器,执行各种启动任务。
protected void refreshContext(ConfigurableApplicationContext applicationContext) {
refresh(applicationContext);
if (this.registerShutdownHook) {
try {
applicationContext.registerShutdownHook();
}
catch (AccessControlException ex) {
// Not allowed in some environments.
}
}
}
在 refreshContext() 方法中调用 refresh(applicationContext) 方法刷新上下文。这个方法是 ApplicationContext 接口的核心方法,会启动上下文,执行各种启动任务。调用 registerShutdownHook() 方法注册应用程序的关闭钩子。这个方法会在应用程序关闭时自动执行,清理资源、关闭线程等,所以我们利用此特性在服务关闭的时候清理一些资源。并向外部发送告警通知。
在 refresh(applicationContext) 方法中,Spring Boot 会执行上下文的各种启动任务,包括创建 Web 服务器、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。具体的启动任务会调用各种初始化器和监听器,例如:
for (ApplicationContextInitializer<?> initializer : getInitializers()) {
initializer.initialize(applicationContext);
}
另外,Spring Boot 还会调用各种监听器,我们不做赘述,例如:
for (ApplicationListener<?> listener : getApplicationListeners()) {
if (listener instanceof SmartApplicationListener) {
SmartApplicationListener smartListener = (SmartApplicationListener) listener;
if (smartListener.supportsEventType(eventType)
&& smartListener.supportsSourceType(sourceType)) {
invokeListener(smartListener, event);
}
}
else if (supportsEvent(listener, eventType)) {
invokeListener(listener, event);
}
}
基本上就是这些了。
关于SpringApplication的官方文档讲的比较简单,大家可供参考。地址如下:https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/features.html#features.spring-application
文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-473381.html
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