面试题： SpringBoot 的自启动原理
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引言
不论在工作中，亦或是求职面试，Spring Boot 已经成为我们必知必会的技能项。除了比较老旧的政府项目或金融项目依旧使用如 SSM 或 SSH 做单体框架开发项目外，如今的各行各业基于项目的快速开发与发布、迭代更新，都在逐渐替换使用 Spring Boot 框架，而逐步摒弃配置沉重和效率低下的 Spring 启动框架。
使用一门新的技术，立足于对它足够了解的基础上，能够让你更加得心应手的去进行应用、开发。SpringBoot 的精髓 “自动配置原理” 不仅仅是在面试过程中才用的上；在工作中如果能深入理解Spring Boot 的自动配置原理，我们就可以根据自己的需求自定义一个 started 满足开发的需求，让开发更加便捷与高效。
Spring Boot的出现，得益于“习惯优于配置”的理念，没有繁琐的配置、难以集成的内容（大多数流行第三方技术都被集成），这是基于Spring 4.x提供的按条件配置Bean的能力。
本篇博文主要针对三个方面进行分析、讲解；这三个方面分别是：
- Spring Boot 与 Spring 的差别与优点？以及与Spring MVC 的关系？
- Spring Boot 主启动类的启动机制
- Spring Boot 的自动配置原理是怎么实现的？
- 根据自动配置原理自定义一个 个性的 started ？
1、Spring Boot 与 Spring 的差别与优点？以及与Spring MVC的关系？
1.1 Spring Boot 和 Spring MVC 的关系？
Spring MVC 是基于Spring 的MVC框架；
而Spring Boot 是基于Spring 配置的开发工具框架，使用注解更加简洁和适应快速开发。
1.2 Spring Boot 的优势
简单来说：Spring boot 简化了使用 Spring 的难度，简省了繁重的配置，提供了各种启动器，开发者能快速上手。
（1）编码更简单
- Spring 框架由于超重量级的 XML，annotation 配置，使得系统变得很笨重，难以维护
- SpringBoot 采用约点大于配置的方法，直接引入依赖，即可实现代码的开发
（2）配置更简单
Xml文件使用javaConfig代替，XML中bean的创建，使用@bean代替后可以直接注入。
配置文件变少很多，只保留 application.yml
（3）部署更简单
（4）监控更简单
- Spring-boot-start-actuator:
- 可以查看属性配置
- 线程工作状态
- 环境变量
- JVM性能监控
2、Spring Boot 主启动类的启动机制
关于程序的入口问题：
在使用SSM或SSH以及原生的Servlet 作为架构的项目中，项目的入口都不是 main 方法，main 方法更多的是作为 HelloWorld 练习或 测试时使用。其程序的入口基本都是handler 中对外暴露的每个接口：
@RequestMapping(value = "/listarea",method = RequestMethod.GET)
private Map<String,Object> listArea(){
HashMap<String, Object> modelMap = new HashMap<>();
List<Area> list = areaService.getAreaList();
modelMap.put("areaList",list);
ArrayList arrayList = new ArrayList();
return modelMap;
}外部通过对接口地址的调用，从而实现交互获取数据、进行页面渲染和展示。
但是，在使用了 Spring Boot 后， Main 方法又成为了程序的入口；
使用过springBoot进行项目打包和部署启动的都知道， SpringBoot 打包成 jar 包后，可以不需要部署到Tomcat 上而直接用命令启动，如下：
java -jar xxx.jar这是因为Spring Boot 的jar 在启动时，程序经过 主启动类中的main 方法进行启动的；主启动类代码如下：
package com.mmall;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
}
}在这里为项目创建一个接口，并分别在接口和主启动类main方法上打断点，
在Spring Boot 项目中每次调用接口前都会先启动 主启动类，这里对主启动类的 main 方法入口进行分析；
在上图中，主启动类启动后会进入main 方法中，并在方法中 由 SpringApplication 调用 run （）方法，方法中形参传入当前类的 class 对象以及main 方法的 args 参数。
下一步进入 run() 方法中，
public static ConfigurableApplicationContext run(Object source, String... args) {
return run(new Object[]{source}, args);
}
由断点可以知道，在run（） 方法中还调用了另一个 run( )方法，再点击进入下一步，
public static ConfigurableApplicationContext run(Object[] sources, String[] args) {
return (new SpringApplication(sources)).run(args);
}
由截图可知，传入的class 对象被用来创建 SpringApplication实例对象，并由生成的实例调用 run （args） 方法做启动操作，方法形参为 args 参数。
①创建 SpringApplication 实例，进行初始化对象：
new SpringApplication ( Object... sources)
public SpringApplication(Object... sources) {
this.bannerMode = Mode.CONSOLE;
this.logStartupInfo = true;
this.addCommandLineProperties = true;
this.headless = true;
this.registerShutdownHook = true;
this.additionalProfiles = new HashSet();
this.initialize(sources); // 初始化启动类
}在 该构造函数的 方法体中，对当前类进行了初始化，
private void initialize(Object[] sources) {
if (sources != null && sources.length > 0) {
this.sources.addAll(Arrays.asList(sources)); // 添加启动类 DemoApplication.class 到 set 集合中，以备后用
}
this.webEnvironment = this.deduceWebEnvironment(); // 重点：检测当前是否为 web 环境
this.setInitializers(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
this.setListeners(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
this.mainApplicationClass = this.deduceMainApplicationClass();
}
上图中的 webEnvironment 用于检测当前环境是否为 web 环境，如果是，则返回true.
具体如何判断当前环境是否为 web 环境，后面再做分析.
获取初始化器：
在确定是否为web环境后，会根据 ApplicationContextInitializer.class 获取工厂实例参数从而设置初始化器的参数；
随后 用setListeners 设置监听器
判断并获取主启动类的类型，通过获取jvm运行时的栈（StackTraceElement[]）中的多个加载的类，判断类中方法是否符合 main 方法 的类即为当前启动类，
到这里，SpringApplication 的初始化过程就执行完毕了；此时的SpringApplication 实例的启动需要调用run() 方法来实现，下一节进行分析；
以下是初始化过程的重要环节的关系图：
判断当前环境是否为 web 环境：
this.webEnvironment = this.deduceWebEnvironment(); // 重点：检测当前是否为 web 环境我们进入 deduceWebEnvironment（）方法去看一看，
private boolean deduceWebEnvironment() {
String[] var1 = WEB_ENVIRONMENT_CLASSES;
int var2 = var1.length;
for(int var3 = 0; var3 < var2; ++var3) {
String className = var1[var3];
if (!ClassUtils.isPresent(className, (ClassLoader)null)) {
return false;
}
}
return true;
}由源码可知， deduceWebEnvironment 中对 私有变量 WEB_ENVIRONMENT_CLASSES进行了循环，继续查看它所代表的是什么？
private static final String[] WEB_ENVIRONMENT_CLASSES = new String[]{"javax.servlet.Servlet", "org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext"};
该私有变量数组有两个参数构成，第一个参数是 “javax.servlet.Servlet”，第二个参数是 “ConfigurableWebApplicationContext”，这里对“ConfigurableWebApplicationContext”进行分析：
进入ConfigurableWebApplicationContext类中，我们看到该类继承自 WebApplicationContext 和 ConfigurableApplicationContext两个类，再往下看：
我们看到 WebApplicationContext 继承自 ApplicationContext 类，而我们知道 ApplicationContext 是可以用来创建IOC 容器的对象的，如：
ApplicatioonContext context = new ClasspathXmlApplicationContext();该ApplicationContext类是所有IOC 容器对象的顶级接口
阶段小结：ConfigurableWebApplicationContext 是 web 环境下可以配置的IOC 容器。
那么拿到该类的全类名有什么用呢？
if (!ClassUtils.isPresent(className, (ClassLoader)null)) {
return false;
} public static boolean isPresent(String className, ClassLoader classLoader) {
try {
forName(className, classLoader);
return true;
} catch (Throwable var3) {
return false;
}
}在 deduceWebEnvironment 方法中调用了 isPresent 方法，而在isPresent方法中有调用 forName ,将全类名 className 作为形参传入 forName中，此处的 classLoader 是null值。
这里进入 ClassUtils的forName（）方法中，代码如下：
public static Class<?> forName(String name, ClassLoader classLoader) throws ClassNotFoundException, LinkageError {
Assert.notNull(name, "Name must not be null");
Class<?> clazz = resolvePrimitiveClassName(name);
if (clazz == null) {
clazz = (Class)commonClassCache.get(name);
}
if (clazz != null) {
return clazz;
} else {
Class elementClass;
String elementName;
if (name.endsWith("[]")) {
elementName = name.substring(0, name.length() - "[]".length());
elementClass = forName(elementName, classLoader);
return Array.newInstance(elementClass, 0).getClass();
} else if (name.startsWith("[L") && name.endsWith(";")) {
elementName = name.substring("[L".length(), name.length() - 1);
elementClass = forName(elementName, classLoader);
return Array.newInstance(elementClass, 0).getClass();
} else if (name.startsWith("[")) {
elementName = name.substring("[".length());
elementClass = forName(elementName, classLoader);
return Array.newInstance(elementClass, 0).getClass();
} else {
ClassLoader clToUse = classLoader;
if (classLoader == null) {
clToUse = getDefaultClassLoader();
}
try {
return clToUse != null ? clToUse.loadClass(name) : Class.forName(name);
} catch (ClassNotFoundException var9) {
int lastDotIndex = name.lastIndexOf(46);
if (lastDotIndex != -1) {
String innerClassName = name.substring(0, lastDotIndex) + '$' + name.substring(lastDotIndex + 1);
try {
return clToUse != null ? clToUse.loadClass(innerClassName) : Class.forName(innerClassName);
} catch (ClassNotFoundException var8) {
;
}
}
throw var9;
}
}
}
}其中的 Class<?> clazz = resolvePrimitiveClassName(name); 根据全类名获取class 字节码文件对象；在获取到的class 对象不为null 的情况下，clazz = (Class)commonClassCache.get(name); 获取常用类缓存中是否也存在该class对象；
如果两次获取的 clazz 都不为null是存在的，那么就直接返回：
if (clazz != null) {
return clazz;由此我们可以知道,isPresent()方法的作用，是为了查看当前环境中有没有指定的工程项目的类。
从这里，我们可以做出总结，deduceWebEnvironment () 方法中通过判断 “WEB_ENVIRONMENT_CLASSES”数组中声明的两个类能否在当前环境中找到，如果能，说明当前环境为web 环境。
private static final String[] WEB_ENVIRONMENT_CLASSES = new String[]{"javax.servlet.Servlet", "org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext"};
② SpringApplication实例的启动过程：
在获取到SpringApplication的实例并初始化完成后，其启动使用run() 方法实现，
进入 run(args）方法中，
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
ConfigurableApplicationContext context = null;
FailureAnalyzers analyzers = null; // 失败分析器
this.configureHeadlessProperty(); // 读取property 文件
SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args); // 加载监听器
listeners.starting();
try {
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args); // 应用参数
ConfigurableEnvironment environment = this.prepareEnvironment(listeners, applicationArguments); // 配置文件参数（有默认值，可读取自定义配置文件），用于配置当前环境
Banner printedBanner = this.printBanner(environment); // banner的自定义机制
context = this.createApplicationContext(); // 创建可配置的 IOC 容器
new FailureAnalyzers(context); // 传入配置好的 IOC 容器 创建失败分析器对象
this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner); // 传入失败分析器，环境参数、监听器、banner 配置等进行刷新
this.refreshContext(context); // 根据ioc 刷新上下文容器，并打印日志 ，此时TOMCAT / JETTY 容器会被启动
this.afterRefresh(context, applicationArguments); // 映射 dispatcherServlet 等
listeners.finished(context, (Throwable)null); // 监听IOC容器上下文
stopWatch.stop(); // 计时结束
if (this.logStartupInfo) {
(new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)).logStarted(this.getApplicationLog(), stopWatch);
} // 停止打印日志
return context; // 返回启动成功的结果，以及返回启动消耗的时间
} catch (Throwable var9) {
this.handleRunFailure(context, listeners, (FailureAnalyzers)analyzers, var9);
throw new IllegalStateException(var9);
}
}这里先从 stopWatch 开始说，在run（） 方法中，一开始创建了 StopWatch的对象实例，并调用 start() 进行启动，
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
。。。。
stopWatch.stop();这里的 stopWatch 是一个观察用的表，springboot项目启动后返回的启动花费了多少秒、分的时间就是由 stopWatch() 来提供的。
总结： 在public ConfigurableApplicationContext run(String... args)方法中，最终返回的是自定义配置的IOC容器。
到这里，SpringBoot 的主启动类 Main 方法的初始化和启动过程就结束了。
③ 包扫描；
我们知道 Spring 中IOC通过 依赖注入和控制反转将被调用者Bean的创建交给Spring 代理生成，并注入到IOC容器中；而在SpringBoot中， 接口的调用必须基于SpringBoot 主启动类的同级包或子包范围内；
规范化的开发中需要指定好 Handler 和 dao 层的包位置，分别指定的包扫描方式为：
控制器与业务层 :
自动扫描： 主要针对 @Controller、@Service 标注的类，该类所在包必须为主启动类所在包的子包；
手动指定扫描：在主启动类上使用@CompomentScan(“com.mmall.handler”) 注解
持久层：
方式一：使用@MapperScan
@MapperScan("com.mmall.demo.dao")标记在主启动类上
方式二： 使用@Mapper
@Mapper
public interface EmpMapper{
......................
}
