spring-boot-2.0.3启动源码篇四 - run方法(三)之createApplicationContext
前言
此系列是针对springboot的启动，旨在于和大家一起来看看springboot启动的过程中到底做了一些什么事。如果大家对springboot的源码有所研究，可以挑些自己感兴趣或者对自己有帮助的看；但是如果大家没有研究过springboot的源码，不知道springboot在启动过程中做了些什么，那么我建议大家从头开始一篇一篇按顺序读该系列，不至于从中途插入，看的有些懵懂。当然，文中讲的不对的地方也欢迎大家指出，有待改善的地方也希望大家不吝赐教。老规矩：一周至少一更，中途会不定期的更新一些其他的博客，可能是springboot的源码，也可能是其他的源码解析，也有可能是其他的。
前情回顾
大家还记得上篇博文讲了什么吗，或者说大家知道上篇博文讲了什么吗。这里帮大家做个简单回顾，主要做了两件事
1、加载外部化配置的资源到environment
包括命令行参数、servletConfigInitParams、servletContextInitParams、systemProperties、sytemEnvironment、random、application.yml(.yaml/.xml/.properties)，如下所示
2、广播ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，触发相应的监听器
ConfigFileApplicationListener
添加名叫random的RandomValuePropertySource到environment
添加名叫applicationConfig:[classpath:/application.yml]的OriginTrackedMapPropertySource到environment
LoggingApplicationListener
初始化日志系统
createApplicationContext
先欣赏下我们的战绩，看看我们对run方法完成了多少的源码解读
/** * Run the Spring application, creating and refreshing a new * {@link ApplicationContext}. * @param args the application arguments (usually passed from a Java main method) * @return a running {@link ApplicationContext} */ public ConfigurableApplicationContext run(String... args) { // 秒表，用于记录启动时间；记录每个任务的时间，最后会输出每个任务的总费时 StopWatch stopWatch = new StopWatch(); stopWatch.start(); // spring应用上下文，也就是我们所说的spring根容器 ConfigurableApplicationContext context = null; // 自定义SpringApplication启动错误的回调接口 Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>(); // 设置jdk系统属性java.awt.headless，默认情况为true即开启 configureHeadlessProperty(); // 获取启动时监听器(EventPublishingRunListener实例) SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args) // 触发ApplicationStartingEvent事件，启动监听器会被调用，一共5个监听器被调用，但只有两个监听器在此时做了事 listeners.starting(); try { // 参数封装，也就是在命令行下启动应用带的参数，如--server.port=9000 ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments( args); // 准备环境：1、加载外部化配置的资源到environment；2、触发ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件 ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments); // 配置spring.beaninfo.ignore，并添加到名叫systemProperties的PropertySource中；默认为true即开启 configureIgnoreBeanInfo(environment); // 打印banner图 Banner printedBanner = printBanner(environment); // 创建应用上下文，这是本文重点 context = createApplicationContext(); exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances( SpringBootExceptionReporter.class, new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context); prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner); refreshContext(context); afterRefresh(context, applicationArguments); stopWatch.stop(); if (this.logStartupInfo) { new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass) .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch); } listeners.started(context); callRunners(context, applicationArguments); } catch (Throwable ex) { handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners); throw new IllegalStateException(ex); } try { listeners.running(context); } catch (Throwable ex) { handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null); throw new IllegalStateException(ex); } return context; }
前菜
configureIgnoreBeanInfo(environment)；
private void configureIgnoreBeanInfo(ConfigurableEnvironment environment) { if (System.getProperty( CachedIntrospectionResults.IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME) == null) { Boolean ignore = environment.getProperty("spring.beaninfo.ignore", Boolean.class, Boolean.TRUE); System.setProperty(CachedIntrospectionResults.IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME, ignore.toString()); } }
配置spring.beaninfo.ignore，并添加到名叫systemProperties的PropertySource中，默认为true即开启，如上图所示。至于spring.beaninfo.ignore配置这个有什么用，什么时候用，暂时还没体现，后续应该会有所体现，我们暂时先将其当做一个疑问放着。
printBanner(environment)；
private Banner printBanner(ConfigurableEnvironment environment) { if (this.bannerMode == Banner.Mode.OFF) { return null; } ResourceLoader resourceLoader = (this.resourceLoader != null ? this.resourceLoader : new DefaultResourceLoader(getClassLoader())); SpringApplicationBannerPrinter bannerPrinter = new SpringApplicationBannerPrinter( resourceLoader, this.banner); if (this.bannerMode == Mode.LOG) { return bannerPrinter.print(environment, this.mainApplicationClass, logger); } return bannerPrinter.print(environment, this.mainApplicationClass, System.out); }
打印banner图，就是下面这个图
并返回Banner对象，后续还会用到。
正餐
通过前面两道前菜，我相信我们已经胃口大开了，那么请开始我们的正餐 - createApplicationContext
源代码
/** * Strategy method used to create the {@link ApplicationContext}. By default this * method will respect any explicitly set application context or application context * class before falling back to a suitable default. * @return the application context (not yet refreshed) * @see #setApplicationContextClass(Class) */ protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() { Class<?> contextClass = this.applicationContextClass; if (contextClass == null) { try { switch (this.webApplicationType) { case SERVLET: contextClass = Class.forName(DEFAULT_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 create a default ApplicationContext, " + "please specify an ApplicationContextClass", ex); } } return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass); }
根据SpringApplication的webApplicationType来实例化对应的上下文；如果webApplicationType的值是SERVLET，那么实例化AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，如果是REACTIVE则实例化AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext（响应式编程，后续再看），如果既不是SERVLET、也不是REACTIVE，那么则是默认情况（也就是我们所说的非web引用），实例化AnnotationConfigApplicationContext。还记得webApplicationType的值是怎么获取的吗，请点这里。很显然我们目前的应用类型是SERVLET，那么实例化AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。
利用反射调用AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext的构造方法进行实例化，期间有对构造方法进行可访问性设置，同时还进行了Kotlin的校验。我们目前应用中不涉及Kotlin，先放着不用看。
AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext类图
AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext父级类
从类图中我们可知，类结构比较深，我们从上往下来看各个父类的构造方法（实现的接口先不看），看看构造方法体里面所做的事。
DefaultResourceLoader，默认资源加载器
获取默认的类加载器，获取的是当前线程的上下文类加载器。
AbstractApplicationContext，抽象应用上下文
初始化属性resourcePatternResolver，也就是资源模式解析器；实际类型是PathMatchingResourcePatternResolver，它是基于模式匹配的，默认使用AntPathMatcher进行路径匹配，它除了支持ResourceLoader支持的前缀外，还额外支持“classpath*:”用于加载所有匹配的类路径Resource。
另外beanFactoryPostProcessors属性此时已经初始化了，后续肯定会用到，大家注意下。
GenericApplicationContext，通用应用上下文
初始化属性beanFactory，其类型是DefaultListableBeanFactory，DefaultListableBeanFactory类图如下
DefaultListableBeanFactory的父级类
我们根据上图，从上往下读
SimpleAliasRegistry，简单别名注册器
没有明确的定义构造方法，也就是只有默认的无参构造方法，我们可认为只是实例化了自己。
DefaultSingletonBeanRegistry，默认单例bean注册器，用于注册共享的单例bean
没有明确的定义构造方法，也就是只有默认的无参构造方法，我们可认为只是实例化了自己。
FactoryBeanRegistrySupport，工厂bean注册器支持，用于注册工厂bean单例
没有明确的定义构造方法，也就是只有默认的无参构造方法，我们可认为只是实例化了自己。
AbstractBeanFactory，抽象bean工厂
无参构造方法体内为空，我们可认为只是实例化了自己。
AbstractAutowireCapableBeanFactory，抽象的有自动装配装配能力的bean工厂，赋予了自动装配功能
该类提供bean创建（具有构造函数解析），属性填充，接线（包括自动装配）和初始化。 处理运行时bean引用，解析托管集合，调用初始化方法等。支持自动装配构造函数，按名称的属性和按类型的属性。
无参构造方法中，添加了三个非自动装配的接口：BeanNameAware、BeanFactoryAware和BeanClassLoaderAware。
DefaultListableBeanFactory，ListableBeanFactory的默认实现
该类用于注册所有bean定义、也可用作独立的bean工厂，当然也可以用作我们自定义bean工厂的父类。
无参构造方法中也只是调用了super()，我们可认为只是实例化了自己。
GenericWebApplicationContext，通用web应用上下文，在GenericApplicationContext基础上增加web支持
无参构造方法中，只是调用了super()，我们可认为只是实例化了自己。
ServletWebServerApplicationContext，servlet web服务应用上下文，能够从自身引导，创建，初始化和运行WebServer
无参构造方法中是空内容，我们可认为只是实例化了自己。
DefaultListableBeanFactory类图中，有很多类的属性值得我们留意，比如SimpleAliasRegistry的aliasMap、DefaultSingletonBeanRegistry的singletonObjects、singletonFactories和earlySingletonObjects、FactoryBeanRegistrySupport的factoryBeanObjectCache、AbstractBeanFactory的beanPostProcessors、AbstractAutowireCapableBeanFactory的ignoredDependencyInterfaces、DefaultListableBeanFactory中的属性beanDefinitionMap和beanDefinitionNames。
AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext类图中，也有很多类的属性值得我们留意，比如AbstractApplicationContext的beanFactoryPostProcessors、GenericApplicationContext的beanFactory（就是DefaultListableBeanFactory）、GenericWebApplicationContext的servletContext、ServletWebServerApplicationContext的webServer和servletConfig。
AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext构造方法
/** * Create a new {@link AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext} that needs * to be populated through {@link #register} calls and then manually * {@linkplain #refresh refreshed}. */ public AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext() { this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this); // 实例化注解bean定义读取器 this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this); // 实例化类路径bean定义扫描器 }
构造方法中的内容也比较简单，就是实例化两个bean，并赋值给自己的属性。我们接着往下看，AnnotatedBeanDefinitionReader和ClassPathBeanDefinitionScanner到底是什么，构造方法中到底做了什么？
AnnotatedBeanDefinitionReader
从类注释上来看，作用就是用于编程式注解bean的注册，例如我们平时用到的@Component，还有@Configuration类下的@Bean等。
构造方法中调用getOrCreateEnvironment(registry)来获取environment；大家调试跟进的话会发现，此处新实例化了StandardServletEnvironment，大家还记得SpringApplication中的environment吗，它也是StandardServletEnvironment实例，那么此处为什么还要新new一个StandardServletEnvironment呢，总结中给大家答案。
属性ConditionEvaluator conditionEvaluator，大家留意下属性类型ConditionEvaluator ，通常用来评估@Conditional。
另外还注册了注解配置处理器：AnnotationAwareOrderComparator、ContextAnnotationAutowireCandidateResolver、ConfigurationClassPostProcessor、AutowiredAnnotationBeanPostProcessor、RequiredAnnotationBeanPostProcessor、CommonAnnotationBeanPostProcessor、EventListenerMethodProcessor、DefaultEventListenerFactory。
此时beanFactory属性如下
ClassPathBeanDefinitionScanner
从类注释上来看，就是一个bean定义扫描器，用来扫描类路径下的bean侯选者。
其中registerDefaultFilters，注册了两个AnnotationTypeFilter：一个针对@Component，一个针对@ManagedBean
此时beanFactory属性如下
此时虽然已经创建了应用上下文，但还只是具有一个骨架（填充了少部分内容），后续会往这个骨架上填充器官和肉体，来构成一个完整的应用。那往哪填充呢？就是我们上面提的到个各个类中的属性。
甜点
上面讲了那么多，相信大家此时有点蒙，看似一个简单的createApplicationContext，却引发了一系列类的实例化；大家主要关注上述两个类图中父级类，对每个类进行一遍通读，大致了解下每个类中有些什么属性。后续肯定会对这些属性进行填充，并利用这些属性完成我们的应用。
有时候，不是对手有多强大，只是我们不敢去尝试；勇敢踏出第一步，你会发现自己比想象中更优秀！诚如海因斯第一次跑进人类10s大关时所说：上帝啊，原来那扇门是虚掩着的！
总结
1、文中疑问
AnnotatedBeanDefinitionReader中为什么还要实例化一个StandardServletEnvironment？
我们可以把这个问题变一下，为什么不把SpringApplication中的environment直接注入到AnnotatedBeanDefinitionReader，而是要在AnnotatedBeanDefinitionReader中实例化新的StandardServletEnvironment？
我们看下类所在的包可知，SpringApplication是Spring boot的特有的类，而AnnotatedBeanDefinitionReader是spring中的类，我们知道spring boot依赖spring，但spring不依赖spring boot，那么我们在spring中能用spring boot特有的内容吗？我们可能又有另外的疑问了，那为什么不先实例化spring中的StandardServletEnvironment，然后将它赋值给SpringApplication，就目前而言，我也不知道，不过在后续应该能找到答案，我们暂且先当一个疑问留着。
2、AnnotatedBeanDefinitionReader与ClassPathBeanDefinitionScanner
前者是注解bean定义读取器，用于编程式注解bean的注册；后者是类路径bean定义扫描器，用于检测类路径上的bean候选者。
AnnotatedBeanDefinitionReade用来加载class类型的配置，在它初始化的时候，会预先注册一些BeanPostProcessor和BeanFactoryPostProcessor，这些处理器会在接下来的spring初始化流程中被调用。ClassPathBeanDefinitionScanner是一个扫描指定类路径中注解Bean定义的扫描器，在它初始化的时候，会初始化一些需要被扫描的注解。
3、BeanDefinition
Spring容器里通过BeanDefinition对象来表示Bean，BeanDefinition描述了Bean的配置信息；根据BeanDefinition实例化bean，并放到bean缓存中。
4、spring bean配置方式
有三种：基于XML的配置方式 、基于注解的配置方式和基于Java类的配置方式。
基于XML，这个我们都很熟，类似：<bean id="xx" class="xxx" />
基于注解，这个我们也用的比较多，入@Component、@Service、@Controller等
基于java类，spring的推荐配置方式，@Configuration配合@Bean
5、createApplicationContext到底做了什么
说的简单点：创建web应用上下文，对其部分属性：reader、scanner、beanFactory进行了实例化；reader中实例化了属性conditionEvaluator；scanner中添加了两个AnnotationTypeFilter：一个针对@Component，一个针对@ManagedBean；beanFactory中注册了8个注解配置处理器。这些就目前而言，可能没体现其作用，后续肯定会用到的。
参考
Spring boot 源码
