SpringBoot啟動流程解析

寫在前面：

       由於該系統是底層系統，以微服務形式對外暴露dubbo服務，所以本流程中SpringBoot不基於jetty或者tomcat等容器啟動方式釋出服務，而是以執行程式方式啟動來發布(參考下圖keepRunning方法)。

       本文以除錯一個實際的SpringBoot啟動程式為例，參考流程中主要類類圖，來分析其啟動邏輯和自動化配置原理。

總覽：

上圖為SpringBoot啟動結構圖，我們發現啟動流程主要分為三個部分，第一部分進行SpringApplication的初始化模組，配置一些基本的環境變數、資源、構造器、監聽器，第二部分實現了應用具體的啟動方案，包括啟動流程的監聽模組、載入配置環境模組、及核心的建立上下文環境模組，第三部分是自動化配置模組，該模組作為springboot自動配置核心，在後面的分析中會詳細討論。在下面的啟動程式中我們會串聯起結構中的主要功能。

啟動：

       每個SpringBoot程式都有一個主入口，也就是main方法，main裡面呼叫SpringApplication.run()啟動整個spring-boot程式，該方法所在類需要使用@SpringBootApplication註解，以及@ImportResource註解(if need)，@SpringBootApplication包括三個註解，功能如下：@EnableAutoConfiguration：SpringBoot根據應用所宣告的依賴來對Spring框架進行自動配置

@SpringBootConfiguration(內部為@Configuration)：被標註的類等於在spring的XML配置檔案中(applicationContext.xml)，裝配所有bean事務，提供了一個spring的上下文環境

@ComponentScan：元件掃描，可自動發現和裝配Bean，預設掃描SpringApplication的run方法裡的Booter.class所在的包路徑下檔案，所以最好將該啟動類放到根包路徑下

SpringBoot啟動類

首先進入run方法

run方法中去建立了一個SpringApplication例項，在該構造方法內，我們可以發現其呼叫了一個初始化的initialize方法

這裡主要是為SpringApplication物件賦一些初值。建構函式執行完畢後，我們回到run方法

該方法中實現瞭如下幾個關鍵步驟：

1.建立了應用的監聽器SpringApplicationRunListeners並開始監聽

2.載入SpringBoot配置環境(ConfigurableEnvironment)，如果是通過web容器釋出，會載入StandardEnvironment，其最終也是繼承了ConfigurableEnvironment，類圖如下

可以看出，*Environment最終都實現了PropertyResolver介面，我們平時通過environment物件獲取配置檔案中指定Key對應的value方法時，就是呼叫了propertyResolver介面的getProperty方法

3.配置環境(Environment)加入到監聽器物件中(SpringApplicationRunListeners)

4.建立run方法的返回物件：ConfigurableApplicationContext(應用配置上下文)，我們可以看一下建立方法：

方法會先獲取顯式設定的應用上下文(applicationContextClass)，如果不存在，再載入預設的環境配置（通過是否是web environment判斷），預設選擇AnnotationConfigApplicationContext註解上下文（通過掃描所有註解類來載入bean），最後通過BeanUtils例項化上下文物件，並返回，ConfigurableApplicationContext類圖如下：

主要看其繼承的兩個方向：

LifeCycle：生命週期類，定義了start啟動、stop結束、isRunning是否執行中等生命週期空值方法

ApplicationContext：應用上下文類，其主要繼承了beanFactory(bean的工廠類)

5.回到run方法內，prepareContext方法將listeners、environment、applicationArguments、banner等重要元件與上下文物件關聯

6.接下來的refreshContext(context)方法(初始化方法如下)將是實現spring-boot-starter-*(mybatis、redis等)自動化配置的關鍵，包括spring.factories的載入，bean的例項化等核心工作。

refresh方法

配置結束後，Springboot做了一些基本的收尾工作，返回了應用環境上下文。回顧整體流程，Springboot的啟動，主要建立了配置環境(environment)、事件監聽(listeners)、應用上下文(applicationContext)，並基於以上條件，在容器中開始例項化我們需要的Bean，至此，通過SpringBoot啟動的程式已經構造完成，接下來我們來探討自動化配置是如何實現。

自動化配置：

       之前的啟動結構圖中，我們注意到無論是應用初始化還是具體的執行過程，都呼叫了SpringBoot自動配置模組

SpringBoot自動配置模組

       該配置模組的主要使用到了SpringFactoriesLoader，即Spring工廠載入器，該物件提供了loadFactoryNames方法，入參為factoryClass和classLoader，即需要傳入上圖中的工廠類名稱和對應的類載入器，方法會根據指定的classLoader，載入該類加器搜尋路徑下的指定檔案，即spring.factories檔案，傳入的工廠類為介面，而檔案中對應的類則是介面的實現類，或最終作為實現類，所以檔案中一般為如下圖這種一對多的類名集合，獲取到這些實現類的類名後，loadFactoryNames方法返回類名集合，方法呼叫方得到這些集合後，再通過反射獲取這些類的類物件、構造方法，最終生成例項

工廠介面與其若干實現類介面名稱

下圖有助於我們形象理解自動配置流程

SpringBoot自動化配置關鍵元件關係圖 

       mybatis-spring-boot-starter、spring-boot-starter-web等元件的META-INF檔案下均含有spring.factories檔案，自動配置模組中，SpringFactoriesLoader收集到檔案中的類全名並返回一個類全名的陣列，返回的類全名通過反射被例項化，就形成了具體的工廠例項，工廠例項來生成元件具體需要的bean。

之前我們提到了EnableAutoConfiguration註解，其類圖如下

可以發現其最終實現了ImportSelector(選擇器)和BeanClassLoaderAware(bean類載入器中介軟體)，重點關注一下AutoConfigurationImportSelector的selectImports方法

該方法在springboot啟動流程——bean例項化前被執行，返回要例項化的類資訊列表。我們知道，如果獲取到類資訊，spring自然可以通過類載入器將類載入到jvm中，現在我們已經通過spring-boot的starter依賴方式依賴了我們需要的元件，那麼這些組建的類資訊在select方法中也是可以被獲取到的，不要急我們繼續向下分析

該方法中的getCandidateConfigurations方法，通過方法註釋瞭解到，其返回一個自動配置類的類名列表，方法呼叫了loadFactoryNames方法，檢視該方法

在上面的程式碼可以看到自動配置器會跟根據傳入的factoryClass.getName()到專案系統路徑下所有的spring.factories檔案中找到相應的key，從而載入裡面的類。我們就選取這個mybatis-spring-boot-autoconfigure下的spring.factories檔案

進入org.mybatis.spring.boot.autoconfigure.MybatisAutoConfiguration中，主要看一下類頭

發現@Spring的Configuration，儼然是一個通過註解標註的springBean，繼續向下看，

@ConditionalOnClass({ SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class})這個註解的意思是：當存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class這兩個類時才解析MybatisAutoConfiguration配置類,否則不解析這一個配置類，make sence，我們需要mybatis為我們返回會話物件，就必須有會話工廠相關類

@CondtionalOnBean(DataSource.class):只有處理已經被宣告為bean的dataSource

@ConditionalOnMissingBean(MapperFactoryBean.class)這個註解的意思是如果容器中不存在name指定的bean則建立bean注入，否則不執行（該類原始碼較長，篇幅限制不全貼上）

       以上配置可以保證sqlSessionFactory、sqlSessionTemplate、dataSource等mybatis所需的元件均可被自動配置，@Configuration註解已經提供了Spring的上下文環境，所以以上元件的配置方式與Spring啟動時通過mybatis.xml檔案進行配置起到一個效果。通過分析我們可以發現，只要一個基於SpringBoot專案的類路徑下存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class，並且容器中已經註冊了dataSourceBean，就可以觸發自動化配置，意思說我們只要在maven的專案中加入了mybatis所需要的若干依賴，就可以觸發自動配置，但引入mybatis原生依賴的話，每整合一個功能都要去修改其自動化配置類，那就得不到開箱即用的效果了。所以Spring-boot為我們提供了統一的starter可以直接配置好相關的類，觸發自動配置所需的依賴(mybatis)如下：

這裡是擷取的mybatis-spring-boot-starter的原始碼中pom.xml檔案中所有依賴:

因為maven依賴的傳遞性，我們只要依賴starter就可以依賴到所有需要自動配置的類，實現開箱即用的功能。也體現出Springboot簡化了Spring框架帶來的大量XML配置以及複雜的依賴管理，讓開發人員可以更加關注業務邏輯的開發。

作者：jianshu_tr

連結：https://www.jianshu.com/p/87f101d8ec41

來源：簡書

著作權歸作者所有。商業轉載請聯絡作者獲得授權，非商業轉載請註明出處。