Spring Boot 2.x 启动全过程源码分析（全）

原创不羁码农 Java技术栈

Java技术栈

www.javastack.cn

优秀的Java技术公众号

上篇《Spring Boot 2.x 启动全过程源码分析（一）入口类剖析》我们分析了 Spring Boot 入口类 SpringApplication 的源码，并知道了其构造原理，这篇我们继续往下面分析其核心 run 方法。

SpringApplication 实例 run 方法运行过程

上面分析了 SpringApplication 实例对象构造方法初始化过程，下面继续来看下这个 SpringApplication 对象的 run 方法的源码和运行流程。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
    // 1、创建并启动计时监控类
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();

    // 2、初始化应用上下文和异常报告集合
    ConfigurableApplicationContext context = null;
    Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();

    // 3、设置系统属性 `java.awt.headless` 的值，默认值为：true
    configureHeadlessProperty();

    // 4、创建所有 Spring 运行监听器并发布应用启动事件
    SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
    listeners.starting();

    try {
        // 5、初始化默认应用参数类
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
                args);

        // 6、根据运行监听器和应用参数来准备 Spring 环境
        ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
                applicationArguments);
        configureIgnoreBeanInfo(environment);

        // 7、创建 Banner 打印类
        Banner printedBanner = printBanner(environment);

        // 8、创建应用上下文
        context = createApplicationContext();

        // 9、准备异常报告器
        exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
                SpringBootExceptionReporter.class,
                new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

        // 10、准备应用上下文
        prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
                printedBanner);

        // 11、刷新应用上下文
        refreshContext(context);

        // 12、应用上下文刷新后置处理
        afterRefresh(context, applicationArguments);

        // 13、停止计时监控类
        stopWatch.stop();

        // 14、输出日志记录执行主类名、时间信息
        if (this.logStartupInfo) {
            new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
                    .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
        }

        // 15、发布应用上下文启动完成事件
        listeners.started(context);

        // 16、执行所有 Runner 运行器
        callRunners(context, applicationArguments);
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }

    try {
        // 17、发布应用上下文就绪事件
        listeners.running(context);
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }

    // 18、返回应用上下文
    return context;
}

所以，我们可以按以下几步来分解 run 方法的启动过程。

1、创建并启动计时监控类

StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();

来看下这个计时监控类 StopWatch 的相关源码：

public void start() throws IllegalStateException {
    start("");
}

public void start(String taskName) throws IllegalStateException {
    if (this.currentTaskName != null) {
        throw new IllegalStateException("Can't start StopWatch: it's already running");
    }
    this.currentTaskName = taskName;
    this.startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
}

首先记录了当前任务的名称，默认为空字符串，然后记录当前 Spring Boot 应用启动的开始时间。

2、初始化应用上下文和异常报告集合

ConfigurableApplicationContext context = null;
Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();

3、设置系统属性 `java.awt.headless` 的值

configureHeadlessProperty();

设置该默认值为：true，Java.awt.headless = true 有什么作用？

对于一个 Java 服务器来说经常要处理一些图形元素，例如地图的创建或者图形和图表等。这些API基本上总是需要运行一个X-server以便能使用AWT（Abstract Window Toolkit，抽象窗口工具集）。然而运行一个不必要的 X-server 并不是一种好的管理方式。有时你甚至不能运行 X-server,因此最好的方案是运行 headless 服务器，来进行简单的图像处理。
参考：www.cnblogs.com/princessd8251/p/4000016.html

4、创建所有 Spring 运行监听器并发布应用启动事件

SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
listeners.starting();

来看下创建 Spring 运行监听器相关的源码：

private SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) {
    Class<?>[] types = new Class<?>[] { SpringApplication.class, String[].class };
    return new SpringApplicationRunListeners(logger, getSpringFactoriesInstances(
            SpringApplicationRunListener.class, types, this, args));
}

SpringApplicationRunListeners(Log log,
        Collection<? extends SpringApplicationRunListener> listeners) {
    this.log = log;
    this.listeners = new ArrayList<>(listeners);
}

创建逻辑和之前实例化初始化器和监听器的一样，一样调用的是 getSpringFactoriesInstances 方法来获取配置的监听器名称并实例化所有的类。

SpringApplicationRunListener 所有监听器配置在 spring-boot-2.0.3.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories 这个配置文件里面。

# Run Listeners
org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=\
org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener

5、初始化默认应用参数类

ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
        args);

6、根据运行监听器和应用参数来准备 Spring 环境

ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
        applicationArguments);
configureIgnoreBeanInfo(environment);

下面我们主要来看下准备环境的 prepareEnvironment 源码：

private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(
        SpringApplicationRunListeners listeners,
        ApplicationArguments applicationArguments) {
    // 6.1) 获取（或者创建）应用环境
    ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();

    // 6.2) 配置应用环境
    configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
    listeners.environmentPrepared(environment);
    bindToSpringApplication(environment);
    if (this.webApplicationType == WebApplicationType.NONE) {
        environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader())
                .convertToStandardEnvironmentIfNecessary(environment);
    }
    ConfigurationPropertySources.attach(environment);
    return environment;
}

6.1) 获取（或者创建）应用环境

private ConfigurableEnvironment getOrCreateEnvironment() {
    if (this.environment != null) {
        return this.environment;
    }
    if (this.webApplicationType == WebApplicationType.SERVLET) {
        return new StandardServletEnvironment();
    }
    return new StandardEnvironment();
}

这里分为标准 Servlet 环境和标准环境。

6.2) 配置应用环境

protected void configureEnvironment(ConfigurableEnvironment environment,
        String[] args) {
    configurePropertySources(environment, args);
    configureProfiles(environment, args);
}

这里分为以下两步来配置应用环境。

配置 property sources
配置 Profiles

这里主要处理所有 property sources 配置和 profiles 配置。

7、创建 Banner 打印类

Banner printedBanner = printBanner(environment);

这是用来打印 Banner 的处理类，这个没什么好说的。

8、创建应用上下文

context = createApplicationContext();

来看下 createApplicationContext() 方法的源码：

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);
}

其实就是根据不同的应用类型初始化不同的上下文应用类。

9、准备异常报告器

exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
        SpringBootExceptionReporter.class,
        new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

逻辑和之前实例化初始化器和监听器的一样，一样调用的是 getSpringFactoriesInstances 方法来获取配置的异常类名称并实例化所有的异常处理类。

该异常报告处理类配置在 spring-boot-2.0.3.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories 这个配置文件里面。

# Error Reporters
org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter=\
org.springframework.boot.diagnostics.FailureAnalyzers

10、准备应用上下文

prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
        printedBanner);

来看下 prepareContext() 方法的源码：

private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context,
        ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners,
        ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
    // 10.1）绑定环境到上下文
    context.setEnvironment(environment);

    // 10.2）配置上下文的 bean 生成器及资源加载器
    postProcessApplicationContext(context);

    // 10.3）为上下文应用所有初始化器
    applyInitializers(context);

    // 10.4）触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 contextPrepared 事件方法
    listeners.contextPrepared(context);

    // 10.5）记录启动日志
    if (this.logStartupInfo) {
        logStartupInfo(context.getParent() == null);
        logStartupProfileInfo(context);
    }

    // 10.6）注册两个特殊的单例bean
    context.getBeanFactory().registerSingleton("springApplicationArguments",
            applicationArguments);
    if (printedBanner != null) {
        context.getBeanFactory().registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
    }

    // 10.7）加载所有资源
    Set<Object> sources = getAllSources();
    Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
    load(context, sources.toArray(new Object[0]));

    // 10.8）触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 contextLoaded 事件方法
    listeners.contextLoaded(context);
}

11、刷新应用上下文

refreshContext(context);

这个主要是刷新 Spring 的应用上下文，源码如下，不详细说明。

private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {
    refresh(context);
    if (this.registerShutdownHook) {
        try {
            context.registerShutdownHook();
        }
        catch (AccessControlException ex) {
            // Not allowed in some environments.
        }
    }
}

12、应用上下文刷新后置处理

afterRefresh(context, applicationArguments);

看了下这个方法的源码是空的，目前可以做一些自定义的后置处理操作。

/**
 * Called after the context has been refreshed.
 * @param context the application context
 * @param args the application arguments
 */
protected void afterRefresh(ConfigurableApplicationContext context,
        ApplicationArguments args) {
}

13、停止计时监控类

stopWatch.stop();

public void stop() throws IllegalStateException {
    if (this.currentTaskName == null) {
        throw new IllegalStateException("Can't stop StopWatch: it's not running");
    }
    long lastTime = System.currentTimeMillis() - this.startTimeMillis;
    this.totalTimeMillis += lastTime;
    this.lastTaskInfo = new TaskInfo(this.currentTaskName, lastTime);
    if (this.keepTaskList) {
        this.taskList.add(this.lastTaskInfo);
    }
    ++this.taskCount;
    this.currentTaskName = null;
}

计时监听器停止，并统计一些任务执行信息。

14、输出日志记录执行主类名、时间信息

if (this.logStartupInfo) {
    new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
            .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}

15、发布应用上下文启动完成事件

listeners.started(context);

触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 started 事件方法。

16、执行所有 Runner 运行器

callRunners(context, applicationArguments);

private void callRunners(ApplicationContext context, ApplicationArguments args) {
    List<Object> runners = new ArrayList<>();
    runners.addAll(context.getBeansOfType(ApplicationRunner.class).values());
    runners.addAll(context.getBeansOfType(CommandLineRunner.class).values());
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(runners);
    for (Object runner : new LinkedHashSet<>(runners)) {
        if (runner instanceof ApplicationRunner) {
            callRunner((ApplicationRunner) runner, args);
        }
        if (runner instanceof CommandLineRunner) {
            callRunner((CommandLineRunner) runner, args);
        }
    }
}

执行所有 ApplicationRunner 和 CommandLineRunner 这两种运行器，不详细展开了。

17、发布应用上下文就绪事件

listeners.running(context);

触发所有 SpringApplicationRunListener 监听器的 running 事件方法。

18、返回应用上下文

return context;

总结

Spring Boot 的启动全过程源码分析至此，分析 Spring 源码真是一个痛苦的过程，希望能给大家提供一点参考和思路，也希望能给正在 Spring Boot 学习路上的朋友一点收获。

源码分析不易，点赞 + 转发支持一下吧！

往期干货推荐

1. Spring Cloud 升级到最新版本踩坑

2. Spring Boot 核心配置文件详解

3. Java 虚拟机对锁优化所做的努力

4. 聊聊微服务架构及分布式事务解决方案

5. 史上最全 69 道 Spring 面试题和答案

Java技术栈 • 长按关注

继续滑动看下一个