从 SpringApplication 认识 Spring 应用启动过程

一、SpringApplication 是什么?

Spring 应用的启动类。

二、SpringApplication 执行了什么?

  • 创建 ApplicationContext 实例

    ApplicationContext 就是我们所说的容器实例。

  • 注册 CommandLinePropertySource

    CommandLinePropertySource 的作用是将命令行参数输出为 Spring 属性。

  • 刷新 ApplicationContext

    这一步骤包括诸多操作,并且会加载所有的单例 bean。

  • 触发 CommandLineRunner bean

    CommandLineRunner 是一个接口,它只有一个 run() 方法。

    凡是实现了此接口的类,如果被加载进容器,就会执行其 run() 方法。

    容器中可以包含多个实现 CommandLineRunner 的 bean,执行顺序可以遵从 Ordered 接口或者 @Order 注解设置。

三、bean 加载源

SpringApplication 有诸多 bean 加载源:

  • AnnotatedBeanDefinitionReader

    顾名思义,注解 bean 定义读取。

  • XmlBeanDefinitionReader

    xml 配置资源读取。

  • ClassPathBeanDefinitionScanner

    classpath 路径扫描。

  • GroovyBeanDefinitionReader

    ... ...

四、SpringApplication 创建

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
	this.resourceLoader = resourceLoader;
	Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
	this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
	this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
	this.bootstrapRegistryInitializers = new ArrayList<>(
			getSpringFactoriesInstances(BootstrapRegistryInitializer.class));
	setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
	setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
	this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}

1、resourceLoader

参数可以为 null,为 null 时,使用默认:

(this.resourceLoader != null) ? this.resourceLoader: new DefaultResourceLoader(null);

2、primarySources

主要的 bean 定义来源。

3、webApplicationType

web 应用类型判断:

  • NONE:应用不会以 web 应用运行,且不会启动内嵌 web 服务器。

  • SERVLET:基于 servlet web 应用,运行于内嵌 web 服务器。

  • REACTIVE:响应式 web 应用,运行于内嵌 web 服务器。

4、bootstrapRegistryInitializers

BootstrapRegistryInitializer:回调接口,用于 BootstrapRegistry 初始化。

BootstrapRegistry:对象注册器,作用期间为从应用启动,Environment 处理直到 ApplicationContext 完备。

5、setInitializers

ApplicationContextInitializer 列表设置。

ApplicationContextInitializer:回调接口,用于 Spring ConfigurableApplicationContext 初始化。

通常用于 web 应用 ApplicationContext 自定义初始化。如注册 property source、激活 profile 等。

6、setListeners

ApplicationListener 列表设置。

ApplicationListener:应用事件监听接口,基于标准的 EventListener 接口,观察者模式实现。

7、mainApplicationClass

main class

五、SpringApplication.run() 逻辑

	public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
		long startTime = System.nanoTime();
		DefaultBootstrapContext bootstrapContext = createBootstrapContext();
		ConfigurableApplicationContext context = null;
		configureHeadlessProperty();
		SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
		listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);
		try {
			ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
			ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);
			configureIgnoreBeanInfo(environment);
			Banner printedBanner = printBanner(environment);
			context = createApplicationContext();
			context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
			prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
			refreshContext(context);
			afterRefresh(context, applicationArguments);
			Duration timeTakenToStartup = Duration.ofNanos(System.nanoTime() - startTime);
			if (this.logStartupInfo) {
				new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), timeTakenToStartup);
			}
			listeners.started(context, timeTakenToStartup);
			callRunners(context, applicationArguments);
		}
		catch (Throwable ex) {
			handleRunFailure(context, ex, listeners);
			throw new IllegalStateException(ex);
		}
		try {
			Duration timeTakenToReady = Duration.ofNanos(System.nanoTime() - startTime);
			listeners.ready(context, timeTakenToReady);
		}
		catch (Throwable ex) {
			handleRunFailure(context, ex, null);
			throw new IllegalStateException(ex);
		}
		return context;
	}

创建,刷新 ApplicationContext 并运行 Spring 应用。

1、startTime

使用 System.nanoTime(),计算耗时间隔更精确。不可用于获取具体时刻。

2、创建启动上下文

DefaultBootstrapContext = createBootstrapContext();

BootstrapContext:启动上下文,生命周期同 BootstrapRegistry。

DefaultBootstrapContext 继承了 BootstrapContext、BootstrapRegistry。

用于 BootstrapRegistry 初始化。

3、ConfigurableApplicationContext

可配置的 ApplicationContext。

4、获取事件监听器

SpringApplicationRunListeners = getRunListeners()。

Spring 应用运行期间事件监听。

5、starting 事件

listeners.starting():starting step。

6、启动参数处理

ApplicationArguments:提供 SpringApplication 启动参数访问。

7、应用环境配置

ConfigurableEnvironment = prepareEnvironment()

	private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners,
			DefaultBootstrapContext bootstrapContext, ApplicationArguments applicationArguments) {
		// Create and configure the environment
		ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
		configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
		ConfigurationPropertySources.attach(environment);
		listeners.environmentPrepared(bootstrapContext, environment);
		DefaultPropertiesPropertySource.moveToEnd(environment);
		Assert.state(!environment.containsProperty("spring.main.environment-prefix"),
				"Environment prefix cannot be set via properties.");
		bindToSpringApplication(environment);
		if (!this.isCustomEnvironment) {
			EnvironmentConverter environmentConverter = new EnvironmentConverter(getClassLoader());
			environment = environmentConverter.convertEnvironmentIfNecessary(environment, deduceEnvironmentClass());
		}
		ConfigurationPropertySources.attach(environment);
		return environment;
	}
  • configureEnvironment() 模板方法,代理执行 configurePropertySources() 及 configureProfiles() 方法。

    configurePropertySources():PropertySource 配置,用于添加、移除或者调序 PropertySource 资源。CommandLinePropertySource 在这一步处理。

    configureProfiles():应用 profile 设置。

  • ConfigurationPropertySources.attach(environment)

    ConfigurationPropertySources:提供对 ConfigurationPropertySource 的访问。

    attach(environment):就是将这个功能提供给 environment。

  • listeners.environmentPrepared(bootstrapContext, environment)

    environment-prepared step。

  • DefaultPropertiesPropertySource.moveToEnd(environment)

    DefaultPropertiesPropertySource:是一个 MapPropertySource,包含 SpringApplication 可以使用的一些默认属性。为了使用方便,默认会置于尾序。

  • bindToSpringApplication(environment)

    将 environment 绑定到 SpringApplication。

    Binder:用于对象绑定的容器。

8、configureIgnoreBeanInfo()

9、打印 Banner

printBanner()。

10、创建 ApplicationContext

createApplicationContext()。

内部通过 ApplicationContextFactory 创建。

ApplicationContextFactory:策略接口,默认实现为 DefaultApplicationContextFactory。

11、ApplicationStartup 设置

为容器设置 ApplicationStartup,用于记录启动过程性能指标。

12、ApplicationContext 准备

prepareContext()

private void prepareContext(DefaultBootstrapContext bootstrapContext, ConfigurableApplicationContext context,
			ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners,
			ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
		context.setEnvironment(environment);
		postProcessApplicationContext(context);
		applyInitializers(context);
		listeners.contextPrepared(context);
		bootstrapContext.close(context);
		if (this.logStartupInfo) {
			logStartupInfo(context.getParent() == null);
			logStartupProfileInfo(context);
		}
		// Add boot specific singleton beans
		ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();
		beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);
		if (printedBanner != null) {
			beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
		}
		if (beanFactory instanceof AbstractAutowireCapableBeanFactory) {
			((AbstractAutowireCapableBeanFactory) beanFactory).setAllowCircularReferences(this.allowCircularReferences);
			if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {
				((DefaultListableBeanFactory) beanFactory)
						.setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);
			}
		}
		if (this.lazyInitialization) {
			context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());
		}
		context.addBeanFactoryPostProcessor(new PropertySourceOrderingBeanFactoryPostProcessor(context));
		// Load the sources
		Set<Object> sources = getAllSources();
		Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
		load(context, sources.toArray(new Object[0]));
		listeners.contextLoaded(context);
	}
  • 设置环境

  • postProcessApplicationContext() 前置处理

    beanNameGenerator 设置,用于 bean 名称生成。

    resourceLoader 设置,用于资源加载。

    addConversionService:ConversionService 类型转换 Service。

  • applyInitializers()

    ApplicationContextInitializer 应用

  • contextPrepared 事件

    【spring.boot.application.context-prepared】step

  • BootstrapContext 关闭

  • 注册 springApplicationArguments bean

  • 注册 springBootBanner bean

  • AbstractAutowireCapableBeanFactory

    设置是否允许 bean 之间的循环依赖,并自动处理,默认为 true。

    设置是否允许 bean 定义覆盖,默认为 true。

  • lazyInitialization 懒加载

    设置 LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor post-processor。

  • PropertySource 重排序

    设置 PropertySourceOrderingBeanFactoryPostProcessor post-processor。

  • getAllSources() bean 定义源加载

  • load() bean 定义加载,BeanDefinitionLoader

    用于从底层资源加载 bean 定义信息,包括 xml、JavaConfig。

    是基于 AnnotatedBeanDefinitionReader、XmlBeanDefinitionReader、ClassPathBeanDefinitionScanner 的门面模式。

    beanNameGenerator、resourceLoader、environment 设置。

    资源加载:

    private void load(Object source) {
      	Assert.notNull(source, "Source must not be null");
      	if (source instanceof Class<?>) {
      		load((Class<?>) source);
      		return;
      	}
      	if (source instanceof Resource) {
      		load((Resource) source);
      		return;
      	}
      	if (source instanceof Package) {
      		load((Package) source);
      		return;
      	}
      	if (source instanceof CharSequence) {
      		load((CharSequence) source);
      		return;
      	}
      	throw new IllegalArgumentException("Invalid source type " + source.getClass());
      }
    
  • contextLoaded() contextLoaded 事件

    【spring.boot.application.context-loaded】step。

13、ApplicationContext 刷新

refreshContext()

注册 shutdownHook。

Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(this, "SpringApplicationShutdownHook"));

刷新操作:加载或刷新

AbstractApplicationContext::refresh()

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
		synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
			StartupStep contextRefresh = this.applicationStartup.start("spring.context.refresh");

			// Prepare this context for refreshing.
			prepareRefresh();

			// Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
			ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

			// Prepare the bean factory for use in this context.
			prepareBeanFactory(beanFactory);

			try {
				// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
				postProcessBeanFactory(beanFactory);

				StartupStep beanPostProcess = this.applicationStartup.start("spring.context.beans.post-process");
				// Invoke factory processors registered as beans in the context.
				invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

				// Register bean processors that intercept bean creation.
				registerBeanPostProcessors(beanFactory);
				beanPostProcess.end();

				// Initialize message source for this context.
				initMessageSource();

				// Initialize event multicaster for this context.
				initApplicationEventMulticaster();

				// Initialize other special beans in specific context subclasses.
				onRefresh();

				// Check for listener beans and register them.
				registerListeners();

				// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
				finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

				// Last step: publish corresponding event.
				finishRefresh();
			}

			catch (BeansException ex) {
				if (logger.isWarnEnabled()) {
					logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
							"cancelling refresh attempt: " + ex);
				}

				// Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
				destroyBeans();

				// Reset 'active' flag.
				cancelRefresh(ex);

				// Propagate exception to caller.
				throw ex;
			}

			finally {
				// Reset common introspection caches in Spring's core, since we
				// might not ever need metadata for singleton beans anymore...
				resetCommonCaches();
				contextRefresh.end();
			}
		}
	}

作为启动方法,如果失败,则必须销毁所有已创建的单例bean。

  • StartupStep【spring.context.refresh】

  • 准备刷新 prepareRefresh()

    设置启动日期。

    设置 active 标志。

    initPropertySources():子类实现 PropertySource 初始化。

    validateRequiredProperties():校验 ConfigurablePropertyResolver#setRequiredProperties 设置的必需属性。

    obtainFreshBeanFactory():通过子类获取最新的内部 bean factory。如果存在旧的则先销毁,然后再创建新的返回。

  • prepareBeanFactory() 准备 bean factory

    setBeanClassLoader():默认为线程上下文类加载器,用于 bean 定义加载。

    setBeanExpressionResolver() spel 表达式解析设置:StandardBeanExpressionResolver。

    addPropertyEditorRegistrar():ResourceEditorRegistrar 用于 bean 创建过程。

    添加 ApplicationContextAwareProcessor post-processor。

    注册依赖:BeanFactory、ResourceLoader、ApplicationEventPublisher、ApplicationContext。

    添加 ApplicationListenerDetector post-processor:用于检测发现实现了 ApplicationListener 的 bean。

    LoadTimeWeaver 处理。

    environment、systemProperties、systemEnvironment、applicationStartup 注册。

  • postProcessBeanFactory():用于子类实现,修改内部 bean factory。

    这一时期,所有的 bean 定义都已被加载,但还未实例化。

  • StartupStep【spring.context.beans.post-process】

  • invokeBeanFactoryPostProcessors() 触发所有已注册的 BeanFactoryPostProcessor

  • registerBeanPostProcessors() 注册 bean post-processor

  • StartupStep【spring.context.beans.post-process】 结束

  • initMessageSource() MessageSource 初始化

    容器内 bean 名称:messageSource。

    存在则检查并设置 ParentMessageSource。

    不存在则创建默认 DelegatingMessageSource,设置 ParentMessageSource 并注册。

  • initApplicationEventMulticaster() 事件分发初始化

    容器 bean:applicationEventMulticaster。ApplicationEventMulticaster 接口,用于管理 ApplicationListener,并执行事件分发。

    不存在则创建并注册 SimpleApplicationEventMulticaster 对象。

  • onRefresh()

    用于子类初始化一些特有的 bean。

    模板方法,用于重写实现刷新逻辑。

  • registerListeners() 监听器注册

    将实现了 ApplicationListener 接口的 bean 注册到容器。

  • finishBeanFactoryInitialization() 实例化所有余下的单例 bean。

    conversionService。

    注册内嵌值(${...})解析器。

    初始化 LoadTimeWeaverAware。

    停用类型匹配 ClassLoader。

    freezeConfiguration() 冻结所有的 bean 定义。所有注册的 bean 定义都不允许再有变更。

    preInstantiateSingletons() 实例化所有余下的单例 bean。

14、afterRefresh()

ApplicationContext 刷新完毕后调用。

15、StartupInfoLogger

记录应用启动信息。

16、started 事件

listeners.started()

17、Runner 调用

包括 ApplicationRunner 和 CommandLineRunner。

18 ready 事件

listeners.ready()

posted @ 2023-06-15 12:02  WindWant  阅读(360)  评论(1编辑  收藏  举报
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