Spring Boot学习系列(三)------启动原理解析

前言

SpringBoot的使用确实很方便,作为新手,如果能了解其原理,那么在使用起来也会更加的得心应手,在这里参考嘟嘟MD的博文,记录一下SpringBoot的启动原理,有些内容理解起来还是很晦涩,相信后面会拨开云雾见日出的~~~

正文

在每个SpringBoot项目中,都会有一个启动类:

@SpringBootApplication
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

这个类中,比较明显的就是注解@SpringBootApplication和SpringApplication.run,下面一一对两个部件进行解析.

SpringBootApplication
我们点开SpringBootApplication的源码,可以看到如下内容:

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(excludeFilters = {
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
public @interface SpringBootApplication {
...
}

在这个注解中定义了多个Annotation进行了标注,我们只看三个,其他的会在其他的博文里解释:
    a. @Configuration(这个注解其实是在@SpringBootConfiguration中的)
    b. @EnableAutoConfiguration
    c. @ComponentScan
事实上,如果使用这三个注解来定义启动类,也是可以启动项目的:

@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

下面来详细了解这三个注解:

@Configuration

这个@Configuration其实就是Spring Ioc容器配置类使用的@Configuration,SpringBoot社区推荐使用基于JavaConfig的配置形式,在这里,启动类标注了@Configuration后,本身就是一个Ioc容器的配置类. 在原来,基于xml的配置如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd"
       default-lazy-init="true">
    <!--bean定义-->
</beans>

如果使用JavaConfig配置,则是这样的:

@Configuration
public class MockConfiguration{
    //bean定义
}

任何一个标注了@Configuration的Java类都是一个JavaConfig配置类
在注册bean的方面,原来使用xml方式的话是这样的:

<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
    ...
</bean>

使用了JavaConfig的方式以后就可以这样写:

@Configuration
public class MockConfiguration{
    @Bean
    public MockService mockService(){
        return new MockServiceImpl();
    }
}

任何一个标注了@Bean的方法，其返回值将作为一个bean定义注册到Spring的IoC容器，方法名将默认成该bean定义的id。

在依赖注入的方面，一个bean和一个bean之间,原来使用xml方式是这样的↓：

<bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
    <propery name ="dependencyService" ref="dependencyService" />
</bean>

<bean id="dependencyService" class="DependencyServiceImpl"></bean>

如果使用JavaConfig的配置形式,是下面这个的写法:

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@Configuration
public class MockConfiguration{
    @Bean
    public MockService mockService(){
        return new MockServiceImpl(dependencyService());
    }
    
    @Bean
    public DependencyService dependencyService(){
        return new DependencyServiceImpl();
    }
}

如果一个bean的定义依赖其他bean,则直接调用对应的JavaConfig类中依赖bean的创建方法就可以了。

@ComponentScan

@ComponentScan这个注解在Spring中很重要，它对应XML配置中的元素，@ComponentScan的功能其实就是自动扫描并加载符合条件的组件（比如@Component和@Repository等）或者bean定义，最终将这些bean定义加载到IoC容器中。

我们可以通过basePackages等属性来细粒度的定制@ComponentScan自动扫描的范围，如果不指定，则默认Spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。

所以SpringBoot的启动类最好是放在root package下，因为默认不指定basePackages。

@EnableAutoConfiguration

@EnableAutoConfiguration借助@Import的帮助，将所有符合自动配置条件的bean定义加载到IoC容器。 @EnableAutoConfiguration作为一个复合Annotation,其自身定义关键信息如下：

@SuppressWarnings("deprecation")
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)
public @interface EnableAutoConfiguration {
    ...
}

其中,最关键的要属@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，借助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件的@Configuration配置都加载到当前SpringBoot创建并使用的IoC容器。
借助于Spring框架原有的一个工具类：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration可以智能的自动配置功效才得以大功告成！

SpringFactoriesLoader属于Spring框架私有的一种扩展方案,它的主要功能就是从指定的配置文件META/spring.factories加载配置.

public abstract class SpringFactoriesLoader {
   //...
   public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
       ...
   }

   public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
       ....
   }
}

配合@EnableAutoConfiguration使用的话，它更多是提供一种配置查找的功能支持，即根据@EnableAutoConfiguration的完整类名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作为查找的Key,获取对应的一组@Configuration类
在这里插入图片描述
可以看到依赖包中配置文件中的内容,就能明白自动装配的原因.
综上所述,@EnableAutoConfiguration自动配置的过程就是:从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件，并将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration对应的配置项通过反射（Java Refletion）实例化为对应的标注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类，然后汇总为一个并加载到IoC容器。

深入探索SpringApplication执行流程

SpringApplication的run方法,也是比较重要的,该方法的主要流程如下:
1）如果我们使用的是SpringApplication的静态run方法，那么，这个方法里面首先要创建一个SpringApplication对象实例，然后调用这个创建好的SpringApplication的实例方法。在SpringApplication实例初始化的时候，它会提前做几件事情：

    1. 根据classpath里面是否存在某个特征类（org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext）来决定是否应该创建一个为Web应用使用的ApplicationContext类型。
    2. 使用SpringFactoriesLoader在应用的classpath中查找并加载所有可用的ApplicationContextInitializer。
    3. 使用SpringFactoriesLoader在应用的classpath中查找并加载所有可用的ApplicationListener。
    4. 推断并设置main方法的定义类。
2） SpringApplication实例初始化完成并且完成设置后，就开始执行run方法的逻辑了，方法执行伊始，首先遍历执行所有通过SpringFactoriesLoader可以查找到并加载的SpringApplicationRunListener。调用它们的started()方法，告诉这些SpringApplicationRunListener，“嘿，SpringBoot应用要开始执行咯！”。

3）创建并配置当前Spring Boot应用将要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile）。

4）遍历调用所有SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()的方法，告诉他们：“当前SpringBoot应用使用的Environment准备好了咯！”。

5）如果SpringApplication的showBanner属性被设置为true，则打印banner。

6）根据用户是否明确设置了applicationContextClass类型以及初始化阶段的推断结果，决定该为当前SpringBoot应用创建什么类型的ApplicationContext并创建完成，然后根据条件决定是否添加ShutdownHook，决定是否使用自定义的BeanNameGenerator，决定是否使用自定义的ResourceLoader，当然，最重要的，将之前准备好的Environment设置给创建好的ApplicationContext使用。

7） ApplicationContext创建好之后，SpringApplication会再次借助Spring-FactoriesLoader，查找并加载classpath中所有可用的ApplicationContext-Initializer，然后遍历调用这些ApplicationContextInitializer的initialize（applicationContext）方法来对已经创建好的ApplicationContext进行进一步的处理。

8）遍历调用所有SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法。

9）最核心的一步，将之前通过@EnableAutoConfiguration获取的所有配置以及其他形式的IoC容器配置加载到已经准备完毕的ApplicationContext。

10）遍历调用所有SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法。

11）调用ApplicationContext的refresh()方法，完成IoC容器可用的最后一道工序。

12）查找当前ApplicationContext中是否注册有CommandLineRunner，如果有，则遍历执行它们。

13）正常情况下，遍历执行SpringApplicationRunListener的finished()方法、（如果整个过程出现异常，则依然调用所有SpringApplicationRunListener的finished()方法，只不过这种情况下会将异常信息一并传入处理）
去除事件通知点后，整个流程如下：
在这里插入图片描述

总结

至此,SpringBoot的核心组件的初步解析已经完成了,其实其中还有很多的步骤和内容需要认真的去看,我也会在以后的时间中好好理一理各个组件之间的关系,加油吧,少年!