解析springboot自动配置springmvc的秘密之DispatcherServlet

我们知道springboot虽说简化了spring那套繁琐的xml文件配置，但是springboot的底层本质上还是spring和springmvc的那套东西。所以提升开发内功，不能仅仅只是停留在使用的层面，还需要深入了解springboot背后运作的底层原理。

所以，今天来谈谈springboot是如何自动配置springmvc的，当然重点是DispatcherServlet。

因为DispatcherServlet是springmvc的五大核心组件最重要的一个组件，用户请求首先会经过DispatcherServlet前端控制器，然后由它分发给其他组件进行处理：

另外我们知道在springmvc开发中通过@Controller注解就可以简化servlet的开发，但是这里有一个重要的规则需要提前了解：

Controller要能工作，需要两个条件：

至少有一个DispatcherServlet，注意：不能是空构造的DispatcherServlet，而且必须是跟WebAppContext绑定的
Controller和DispatcherServlet必须在同一个IOC容器这两个条件必须同时满足，否则即便controller注解被扫描到还是会报404错误

所以springmvc要能运行需要有一个DispatcherServlet的bean, 也就是前端控制器。

传统springmvc开发通常需要有一个web.xml文件对它进行配置，基本格式如下如下：

 <servlet>
    <servlet-name>DispatcherServlet</servlet-name>
    <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
    <init-param>
      <!-- 配置springmvc配置文件的位置 -->
      <!-- 注意： contextConfigLocation不是必须的， 如果不配置contextConfigLocation， 
                  springmvc的配置文件则默认为：WEB-INF/servlet的name+"-servlet.xml" -->
      <param-name>contextConfigLocation</param-name>  
    <!-- springmvc配置文件的路径 -->
      <param-value>classpath:springmvc-servlet.xml</param-value> 
    </init-param>
    <!--Servlet默认是在第1次访问才创建，但配置load-on-startup为1则会在tomcat启动时提前创建 -->
    <load-on-startup>1</load-on-startup>   <!--启动级别为1 -->
  </servlet>
  <!-- servlet映射声明 -->
  <servlet-mapping>   
    <servlet-name>DispatcherServlet</servlet-name>
    <url-pattern>/</url-pattern>  <!-- 定义url拦截规则，未匹配到则报404错误 -->
  </servlet-mapping>

springmvc通过编程方式实现xml零配置，有以下两种方式：

1. 实现WebApplicationInitializer接口（原理是spi机制），并重写其onStartup方法：

2. 继承类AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer，并重写其getRootConfigClasses方法, getServletConfigClasses方法。

那么springboot又是如何自动加载DispatcherServlet，然后又如何add到tomcat的ServletContext上下文的呢?

因为从本质上说DispatcherServlet仍然是一个servlet，那么就会涉及到serlvet的生成以及如何绑定到tomcat上下文context。

下面从springboot源码开始分析这个过程：

首先是DispatcherServlet bean对象的自动生成和配置：

1. 查看org.springframework.boot.autoconfigure依赖jar包META-INF/spring.factories文件。

备注：springboot的SPI机制跟Servlet 3.0规范的spi略有不同，它查找的是META-INF/spring.factories文件，具体实现细节，会单独开一篇文章来讲，不在本章的范围

spring.factories文件里面有DispatcherServletAutoConfiguration，也就是说这个类会在springboot启动时被加载：

DispatcherServletAutoConfiguration这个配置类从上面的注解都可以看出来：是对dispatcherServlet进行自动配置的，上面的一些条件注解大致也猜的出来：必须是servlet类型才会生效。这个里面还有个内部类：DispatcherServletRegistrationConfiguration

下面重点看这个内部类里面的两处代码：

a. 自动生成dispatcherServlet bean对象

b. 生成一个用于注册dispatcherServlet的bean对象DispatcherServletRegistrationBean:

然后查看一下DispatcherServletRegistrationBean类图层级结构：

发现ServletContextInitializer是其顶级父级接口，而且这是一个函数式接口：有且仅有一个抽象方法，这种情况通常需要通过匿名内部类或者lambda表达式重写该方法。

那么看看这个接口里面有什么方法：

这个接口只有一个onStartup方法, 而且方法说明的大概意思是：将servlet,过滤器，监听器等参数加入到ServletContext上下文，进行初始化配置。

因为springboot的web容器通常是tomcat，这里可以理解为将servlet,过滤器，监听器等参数加入到tomcat上下文.

然后根据之前的DispatcherServletRegistrationBean类图层级结构，应选择onStartup方法的实现类是：RegistrationBean:

然后查看RegistrationBean的onStartup方法实现，这里面有个register方法

而register是一个抽象方法，需要进一步看看子类DynamicRegistrationBean的具体实现

子类DynamicRegistrationBean中register方法中：重点看addRegistration方法：

继续跟进addRegistration方法，发现该方法为抽象方法，所以继续跟进子类ServletRegistrationBean的实现：

可以看到ServletRegistrationBean中的addRegistration方法最终会将servlet添加到tomcat上下文

而ServletRegistrationBean是DispatcherServletRegistrationBean的父类，

DispatcherServletRegistrationBean会通过它的构造方法中的super方法将DispatcherServlet传递给ServletRegistrationBean，所以最终DispatcherServlet也会通过addRegistration方法添加到tomcat上下文.

阶段性总结一下： DispatcherServletRegistrationConfiguration会完成两件事：

a. 创建DispatcherServlet bean对象（如下图所示DispatcherServletRegistrationConfiguration是一个内部类，import了DispatcherServletConfiguration，故其实例化之前必然触发DispatcherServletConfiguration的配置类DispatcherServlet 实例化）
b. 创建DispatcherServletRegistrationBean对象，这个对象的作用是：外部调用能够通过其顶级父接口ServletContextInitializer的onStartup方法最终层层调用到ServletRegistrationBean中的addRegistration方法：最终将DispatcherServlet添加到tomcat上下文

那么问题来了：这个onStartup方法是怎么触发的?

跟踪springboot的启动代码，最终会追踪到ServletWebServerApplicationContext的createWebServer方法（org.springframework.boot.SpringApplication#run(java.lang.String...)--->org.springframework.boot.SpringApplication#refreshContext--->org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh--->org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#onRefresh--->org.springframework.boot.web.servlet.context.ServletWebServerApplicationContext#createWebServer)

这里特别关注一下getSelfInitializer方法：

这里可以看到：getSelfInitializer实际返回的是ServletContextInitializer对象，通过selfInitialize方法重写了ServletContextInitializer的onStartup方法（this::selfInitialize是lambda表达式，通过它重写函数式接口的方法）

selfInitialize方法内部恰好有一段for循环遍历：调用了ServletContextInitializer的onStartup方法。

从debug调试的结果来看这个for循环中getServletContextInitializerBeans返回的集合当中果然包含了DispatcherServletRegistrationBean，那么根据之前的分析，最终必然会从其顶级父接口ServletContextInitializer的onStartup方法层层调用，一直到==》ServletRegistration中的addRegistration方法，将DispatcherServlet添加到tomcat的上下文。

但问题是：getServletContextInitializerBeans方法是如何生成DispatcherServletRegistrationBean的，所以继续跟进这个方法，跳到ServletContextInitializerBeans方法：

这个方法代码很长：但是重点只有两个：

ServletContextInitializerBeans的构造方法是如何生成一个ServletContextInitializer集合的
DispatcherServletRegistrationBean是如何生成的

第一个问题其实很隐蔽，不容易发现。

通过仔细分析，发现ServletContextInitializerBeans继承了AbstractCollection，而AbstractCollection实现了Collection接口。那么突然灵光一闪：既然ServletContextInitializerBeans是一个集合，那么它必然有iterator迭代器属性，会不会是重写了iterator迭代器方法

然后发现ServletContextInitializerBeans果然重写了iterator迭代器方法！

返回值是sortedList, 那么也就是说ServletContextInitializerBeans构造方法返回的集合其实就是sortedList, 这才是问题的关键！

	@Override
	public Iterator<ServletContextInitializer> iterator() {
		return this.sortedList.iterator();
	}

而sortedList本身就是ServletContextInitializer的List集合

继续跟进ServletContextInitializerBeans构造方法中的addServletContextInitializerBeans方法

接着跟进addServletContextInitializerBeans方法中的getOrderedBeansOfType方法：

在 getOrderedBeansOfType方法中可以看到：通过beanFactory.getBeanNamesForType方法，就能将IOC容器中所有已加载的bean对象获取出来（本质还是通过反射）

然后回顾一下本文的开头：DispatcherServletRegistrationConfiguration类中已经自动生成了DispatcherServletRegistration的bean对象

所以getOrderedBeansOfType方法必然可以通过反射获取到DispatcherServletRegistrationBean对象

然后回到addServletContextInitializerBeans方法，打个断点看看getOrderedBeansOfType方法的返回值：

可以看到这里果然返回了DispatcherServletRegistrationBean对象，正好印证了上面的观点。

然后层层跟进addServletContextInitializerBean方法：

可以看到：最终DispatcherServletRegistrationBean会添加到initializers集合
而这个initializers会影响到sortedList, 也就是ServletContextInitializerBeans重写的iterator迭代器返回的集合。

这也就是为什么通过构造一个ServletContextInitializerBeans实例，就能返回一个包含DispatcherServletRegistrationBean集合的原因

然后getServletContextInitializerBeans方法就能获取到包含DispatcherServletRegistrationBean的集合，然后就能从其顶级父接口ServletContextInitializer的onStartup方法开始层层调用，一直到==》ServletRegistration中的addRegistration方法，将DispatcherServlet添加到tomcat的上下文。

疑问

如图所示，ServletWebServerFactory factory = getWebServerFactory();这行代码触发了DispatcherServlet的实例化，后续步骤才是DispatcherServlet被添加到tomcat的上下文中，问题是getWebServerFactory()代码是怎么触发DispatcherServlet实例化的呢？这里实际是在获取tomcatServletWebServerFactory这个实例，也就是说tomcatServletWebServerFactory的实例化过程中依赖了DispatcherServlet，debug下，实例化关系大致如下，可以自行翻看源码，其实就是一些配置类之间的依赖关系，跟上面提到的DispatcherServletRegistrationConfiguration会完成两件事，其一就是初始化DispatcherServlet原理几乎一样(StartupStep只是标识流程进度而用，没啥实际意义)。实例化tomcatServletWebServerFactory的过程中依次会实例化以下类：

tomcatServletWebServerFactory

org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.ServletWebServerFactoryConfiguration$EmbeddedTomcat

websocketServletWebServerCustomizer

org.springframework.boot.autoconfigure.websocket.servlet.WebSocketServletAutoConfiguration$TomcatWebSocketConfiguration

servletWebServerFactoryCustomizer

org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.ServletWebServerFactoryAutoConfiguration

server-org.springframework.boot.autoconfigure.web.ServerProperties

org.springframework.boot.context.properties.BoundConfigurationProperties

tomcatServletWebServerFactoryCustomizer

tomcatWebServerFactoryCustomizer

org.springframework.boot.autoconfigure.web.embedded.EmbeddedWebServerFactoryCustomizerAutoConfiguration$TomcatWebServerFactoryCustomizerConfiguration

localeCharsetMappingsCustomizer

org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.HttpEncodingAutoConfiguration

errorPageCustomizer

org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.ErrorMvcAutoConfiguration

dispatcherServletRegistration

org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.DispatcherServletAutoConfiguration$DispatcherServletRegistrationConfiguration

dispatcherServlet

org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.DispatcherServletAutoConfiguration$DispatcherServletConfiguration

spring.mvc-org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.WebMvcProperties

最后进入断点

重点可以看看最后几个类之间的依赖关系，前面的可以忽略，了解tomcatServletWebServerFactory实例化怎么触发DispatcherServlet即可（注意@Configuration和@Bean的实例化顺序，内部类和外部类的加载顺序）。

SpringBoot源码之DispatcherServlet初始化的执行时机

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解析springboot自动配置springmvc的秘密之DispatcherServlet

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