9千字长文带你了解SpringBoot启动过程--史上最详细 SpringBoot启动流程-图文并茂

发布时间:2022-01-16 09:22:01 作者:路人甲 阅读(316)

来自面试官发自内审深处的灵魂拷问:“说一下springboot的启动流程”;
一脸懵逼的面试者:“它简化了spring的配置,主要是因为有自动装配的功能,并且可以直接启动,因为它内嵌了tomcat容器”
面试官:“嗯, 没错,这是 它的一些概念,你还没回答我的问题,它是怎么启动的,启懂时都经过了哪些东西?”;
一脸懵逼的面试者:“额~~~不知道额····,我用的很熟练,但是不知道它里面做了哪些事情!”;
面试官:“了解内部原理是为了帮助我们做扩展,同时也是验证了一个人的学习能力,如果你想让自己的职业道路更上一层楼,这些底层的东西你是必须要会的,行吧,你回去等消息吧!
面试者:↓

 

SpringBoot是什么

        springboot是依赖于spring的,比起spring,除了拥有spring的全部功能以外,springboot无需繁琐的xml配置,这取决于它自身强大的自动装配功能;并且自身已嵌入Tomcat、Jetty等web容器,集成了springmvc,使得springboot可以直接运行,不需要额外的容器,提供了一些大型项目中常见的非功能性特性,如嵌入式服务器、安全、指标,健康检测、外部配置等,

    其实spring大家都知道,boot是启动的意思。所以,spring boot其实就是一个启动spring项目的一个工具而已,总而言之,springboot 是一个服务于框架的框架;也可以说springboot是一个工具,这个工具简化了spring的配置;

 

Spring Boot的核心功能

1、 可独立运行的Spring项目:Spring Boot可以以jar包的形式独立运行。

2、 内嵌的Servlet容器:Spring Boot可以选择内嵌Tomcat、Jetty或者Undertow,无须以war包形式部署项目。

3、 简化的Maven配置:Spring提供推荐的基础 POM 文件来简化Maven 配置。

4、 自动配置Spring:Spring Boot会根据项目依赖来自动配置Spring 框架,极大地减少项目要使用的配置。

5、 提供生产就绪型功能:提供可以直接在生产环境中使用的功能,如性能指标、应用信息和应用健康检查。

6、 无代码生成和xml配置:Spring Boot不生成代码。完全不需要任何xml配置即可实现Spring的所有配置。
 

SpringBoot启动过程

    springboot的启动经过了一些一系列的处理,我们先看看整体过程的流程图

你别说,步骤还挺多,但是不要紧,为了帮助大家理解,接下来将上面的编号一个个地讲解,以通俗易懂的方式告诉大家,里面都做了什么事情,废话不多说,开整

1、运行 SpringApplication.run() 方法

可以肯定的是,所有的标准的springboot的应用程序都是从run方法开始的

  1. package com.spring;
  2. import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory;
  3. import org.springframework.boot.SpringApplication;
  4. import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
  5. import org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext;
  6. @SpringBootApplication
  7. public class App {
  8. public static void main(String[] args) {
  9. // 启动springboot
  10. ConfigurableApplicationContext run = SpringApplication.run(App.class, args);
  11. }
  12. }

进入run方法后,会 new 一个SpringApplication 对象,创建这个对象的构造函数做了一些准备工作,编号第2~5步就是构造函数里面所做的事情

  1. /**
  2. * Static helper that can be used to run a {@link SpringApplication} from the
  3. * specified sources using default settings and user supplied arguments.
  4. * @param primarySources the primary sources to load
  5. * @param args the application arguments (usually passed from a Java main method)
  6. * @return the running {@link ApplicationContext}
  7. */
  8. public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources,
  9. String[] args) {
  10. return new SpringApplication(primarySources).run(args);
  11. }

另外在说明一下,springboot启动有三种方式,其他的启动方式可参照我的另一个帖子: SpringBoot的三种启动方式

2、确定应用程序类型

在SpringApplication的构造方法内,首先会通过 WebApplicationType.deduceFromClasspath(); 方法判断当前应用程序的容器,默认使用的是Servlet 容器,除了servlet之外,还有NONE  和 REACTIVE (响应式编程);

3、加载所有的初始化器

这里加载的初始化器是springboot自带初始化器,从从 META-INF/spring.factories 配置文件中加载的,那么这个文件在哪呢?自带有2个,分别在源码的jar包的  spring-boot-autoconfigure 项目 和 spring-boot 项目里面各有一个

spring.factories文件里面,看到开头是  org.springframework.context.ApplicationContextInitializer 接口就是初始化器了 ,

当然,我们也可以自己实现一个自定义的初始化器:实现  ApplicationContextInitializer接口既可

MyApplicationContextInitializer.java

  1. package com.spring.application;
  2. import org.springframework.context.ApplicationContextInitializer;
  3. import org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext;
  4. /**
  5. * 自定义的初始化器
  6. */
  7. public class MyApplicationContextInitializer implements ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext> {
  8. @Override
  9. public void initialize(ConfigurableApplicationContext configurableApplicationContext) {
  10. System.out.println("我是初始化的 MyApplicationContextInitializer...");
  11. }
  12. }

在resources目录下添加 META-INF/spring.factories 配置文件,内容如下,将自定义的初始化器注册进去;

  1. org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
  2. com.spring.application.MyApplicationContextInitializer

启动springboot后,就可以看到控制台打印的内容了,在这里我们可以很直观的看到它的执行顺序,是在打印banner的后面执行的;

 4、加载所有的监听器

加载监听器也是从 META-INF/spring.factories 配置文件中加载的,与初始化不同的是,监听器加载的是实现了 ApplicationListener 接口的类

自定义监听器也跟初始化器一样,依葫芦画瓢就可以了,这里不在举例;

5、设置程序运行的主类

deduceMainApplicationClass();  这个方法仅仅是找到main方法所在的类,为后面的扫包作准备,deduce是推断的意思,所以准确地说,这个方法作用是推断出主方法所在的类;

6、开启计时器

程序运行到这里,就已经进入了run方法的主体了,第一步调用的run方法是静态方法,那个时候还没实例化SpringApplication对象,现在调用的run方法是非静态的,是需要实例化后才可以调用的,进来后首先会开启计时器,这个计时器有什么作用呢?顾名思义就使用来计时的嘛,计算springboot启动花了多长时间;关键代码如下:

  1. // 实例化计时器
  2. StopWatch stopWatch = new StopWatch();
  3. // 开始计时
  4. stopWatch.start();

 run方法代码段截图

 

7、将java.awt.headless设置为true

这里将java.awt.headless设置为true,表示运行在服务器端,在没有显示器器和鼠标键盘的模式下照样可以工作,模拟输入输出设备功能。

做了这样的操作后,SpringBoot想干什么呢?其实是想设置该应用程序,即使没有检测到显示器,也允许其启动.对于服务器来说,是不需要显示器的,所以要这样设置.

方法主体如下:

  1. private void configureHeadlessProperty() {
  2. System.setProperty(SYSTEM_PROPERTY_JAVA_AWT_HEADLESS, System.getProperty(
  3. SYSTEM_PROPERTY_JAVA_AWT_HEADLESS, Boolean.toString(this.headless)));
  4. }

通过方法可以看到,setProperty()方法里面又有个getProperty();这不多此一举吗?其实getProperty()方法里面有2个参数, 第一个key值,第二个是默认值,意思是通过key值查找属性值,如果属性值为空,则返回默认值 true;保证了一定有值的情况;

8、获取并启用监听器

这一步 通过监听器来实现初始化的的基本操作,这一步做了2件事情

  1. 创建所有 Spring 运行监听器并发布应用启动事件
  2. 启用监听器

9、设置应用程序参数

将执行run方法时传入的参数封装成一个对象

 仅仅是将参数封装成对象,没啥好说的,对象的构造函数如下

  1. public DefaultApplicationArguments(String[] args) {
  2. Assert.notNull(args, "Args must not be null");
  3. this.source = new Source(args);
  4. this.args = args;
  5. }

那么问题来了,这个参数是从哪来的呢?其实就是main方法里面执行静态run方法传入的参数,

10、准备环境变量

准备环境变量,包含系统属性和用户配置的属性,执行的代码块在  prepareEnvironment 方法内

打了断点之后可以看到,它将maven和系统的环境变量都加载进来了

11、忽略bean信息

 这个方法configureIgnoreBeanInfo() 这个方法是将 spring.beaninfo.ignore 的默认值值设为true,意思是跳过beanInfo的搜索,其设置默认值的原理和第7步一样;

  1. private void configureIgnoreBeanInfo(ConfigurableEnvironment environment) {
  2. if (System.getProperty(
  3. CachedIntrospectionResults.IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME) == null) {
  4. Boolean ignore = environment.getProperty("spring.beaninfo.ignore",
  5. Boolean.class, Boolean.TRUE);
  6. System.setProperty(CachedIntrospectionResults.IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME,
  7. ignore.toString());
  8. }
  9. }

当然也可以在配置文件中添加以下配置来设为false

spring.beaninfo.ignore=false

目前还不知道这个配置的具体作用,待作者查明后在补上

12、打印 banner 信息

显而易见,这个流程就是用来打印控制台那个很大的spring的banner的,就是下面这个东东

那他在哪里打印的呢?他在 SpringBootBanner.java 里面打印的,这个类实现了Banner 接口,

而且banner信息是直接在代码里面写死的;

有些公司喜欢自定义banner信息,如果想要改成自己喜欢的图标该怎么办呢,其实很简单,只需要在resources目录下添加一个 banner.txt 的文件即可,txt文件内容如下

  1. _ _
  2. (_) | |
  3. _ _ _____ ___ _ __ __| | ___ _ __ __ _
  4. | | | |/ _ \ \/ / | '_ \ / _` |/ _ \| '_ \ / _` |
  5. | |_| | __/> <| | | | | (_| | (_) | | | | (_| |
  6. \__, |\___/_/\_\_|_| |_|\__,_|\___/|_| |_|\__, |
  7. __/ | __/ |
  8. |___/ |___/
  9. :: yexindong::

一定要添加到resources目录下,别加错了

只需要加一个文件即可,其他什么都不用做,然后直接启动springboot,就可以看到效果了

13、创建应用程序的上下文

实例化应用程序的上下文, 调用 createApplicationContext() 方法,这里就是用反射创建对象,没什么好说的;

14、实例化异常报告器

异常报告器是用来捕捉全局异常使用的,当springboot应用程序在发生异常时,异常报告器会将其捕捉并做相应处理,在spring.factories 文件里配置了默认的异常报告器,

需要注意的是,这个异常报告器只会捕获启动过程抛出的异常,如果是在启动完成后,在用户请求时报错,异常报告器不会捕获请求中出现的异常,

了解原理了,接下来我们自己配置一个异常报告器来玩玩;

MyExceptionReporter.java 继承 SpringBootExceptionReporter 接口

  1. package com.spring.application;
  2. import org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter;
  3. import org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext;
  4. public class MyExceptionReporter implements SpringBootExceptionReporter {
  5. private ConfigurableApplicationContext context;
  6. // 必须要有一个有参的构造函数,否则启动会报错
  7. MyExceptionReporter(ConfigurableApplicationContext context) {
  8. this.context = context;
  9. }
  10. @Override
  11. public boolean reportException(Throwable failure) {
  12. System.out.println("进入异常报告器");
  13. failure.printStackTrace();
  14. // 返回false会打印详细springboot错误信息,返回true则只打印异常信息
  15. return false;
  16. }
  17. }

在  spring.factories 文件中注册异常报告器

  1. # Error Reporters 异常报告器
  2. org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter=\
  3. com.spring.application.MyExceptionReporter

接着我们在application.yml 中 把端口号设置为一个很大的值,这样肯定会报错,

  1. server:
  2. port: 80828888

启动后,控制台打印如下图

15、准备上下文环境 

这里准备的上下文环境是为了下一步刷新做准备的,里面还做了一些额外的事情;

15.1、实例化单例的beanName生成器

在  postProcessApplicationContext(context); 方法里面。使用单例模式创建 了BeanNameGenerator 对象,其实就是beanName生成器,用来生成bean对象的名称

15.2、执行初始化方法

初始化方法有哪些呢?还记得第3步里面加载的初始化器嘛?其实是执行第3步加载出来的所有初始化器,实现了ApplicationContextInitializer 接口的类

15.3、将启动参数注册到容器中

这里将启动参数以单例的模式注册到容器中,是为了以后方便拿来使用,参数的beanName 为 :springApplicationArguments

16、刷新上下文

刷新上下文已经是spring的范畴了,自动装配和启动 tomcat就是在这个方法里面完成的,还有其他的spring自带的机制在这里就不一一细说了,

17、刷新上下文后置处理

afterRefresh 方法是启动后的一些处理,留给用户扩展使用,目前这个方法里面是空的,

  1. /**
  2. * Called after the context has been refreshed.
  3. * @param context the application context
  4. * @param args the application arguments
  5. */
  6. protected void afterRefresh(ConfigurableApplicationContext context,
  7. ApplicationArguments args) {
  8. }

18、结束计时器

到这一步,springboot其实就已经完成了,计时器会打印启动springboot的时长

在控制台看到启动还是挺快的,不到2秒就启动完成了;

19、发布上下文准备就绪事件

告诉应用程序,我已经准备好了,可以开始工作了

20、执行自定义的run方法

 这是一个扩展功能,callRunners(context, applicationArguments) 可以在启动完成后执行自定义的run方法;有2中方式可以实现:

  1. 实现 ApplicationRunner 接口
  2. 实现 CommandLineRunner 接口

接下来我们验证一把,为了方便代码可读性,我把这2种方式都放在同一个类里面

  1. package com.spring.init;
  2. import org.springframework.boot.ApplicationArguments;
  3. import org.springframework.boot.ApplicationRunner;
  4. import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
  5. import org.springframework.stereotype.Component;
  6. /**
  7. * 自定义run方法的2种方式
  8. */
  9. @Component
  10. public class MyRunner implements ApplicationRunner, CommandLineRunner {
  11. @Override
  12. public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
  13. System.out.println(" 我是自定义的run方法1,实现 ApplicationRunner 接口既可运行" );
  14. }
  15. @Override
  16. public void run(String... args) throws Exception {
  17. System.out.println(" 我是自定义的run方法2,实现 CommandLineRunner 接口既可运行" );
  18. }
  19. }

启动springboot后就可以看到控制台打印的信息了

    其实了解springboot启动原理对开发人员还是有好处的,至少你知道哪些东西是可以扩展的,以及怎么扩展,它的内部原理是怎么做的,我相信了解这些思路之后,让你自己写一个springboot出来也是可以的; 但是这里只是列出了启动过程,并不涉及到全部,源码是很负杂,记得一个大牛说过:“我们看源码的时候,只能通过联想或猜测作者是怎么想的,并且小心验证,就像我们小时候学古诗一样,也只能去猜测古人的想法,拿道德经来说,每个人读完后都有不同的看法,这就需要见仁见智了”;

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