Spring Boot 2.x 啓動全過程源碼分析（全）

上篇《Spring Boot 2.x 啟動全過程源碼分析（一）入口類剖析》我們分析了 Spring Boot 入口類 SpringApplication 的源碼，並知道了其構造原理，這篇我們繼續往下面分析其核心 run 方法。

SpringApplication 實例 run 方法運行過程

上面分析了 SpringApplication 實例對象構造方法初始化過程，下面繼續來看下這個 SpringApplication 對象的 run 方法的源碼和運行流程。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
 // 1、創建並啟動計時監控類
 StopWatch stopWatch = new StopWatch();
 stopWatch.start();
 // 2、初始化應用上下文和異常報告集合
 ConfigurableApplicationContext context = null;
 Collection exceptionReporters = new ArrayList<>();
 // 3、設置系統屬性 `java.awt.headless` 的值，默認值為：true
 configureHeadlessProperty();
 // 4、創建所有 Spring 運行監聽器併發布應用啟動事件
 SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
 listeners.starting();
 try {
 // 5、初始化默認應用參數類
 ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
 args);
 // 6、根據運行監聽器和應用參數來準備 Spring 環境
 ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
 applicationArguments);
 configureIgnoreBeanInfo(environment);
 // 7、創建 Banner 打印類
 Banner printedBanner = printBanner(environment);
 // 8、創建應用上下文
 context = createApplicationContext();
 // 9、準備異常報告器
 exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
 SpringBootExceptionReporter.class,
 new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
 // 10、準備應用上下文 

 prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
 printedBanner);
 // 11、刷新應用上下文
 refreshContext(context);
 // 12、應用上下文刷新後置處理
 afterRefresh(context, applicationArguments);
 // 13、停止計時監控類
 stopWatch.stop();
 // 14、輸出日誌記錄執行主類名、時間信息
 if (this.logStartupInfo) {
 new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
 .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
 }
 // 15、發佈應用上下文啟動完成事件
 listeners.started(context);
 // 16、執行所有 Runner 運行器
 callRunners(context, applicationArguments);
 }
 catch (Throwable ex) {
 handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
 throw new IllegalStateException(ex);
 }
 try {
 // 17、發佈應用上下文就緒事件
 listeners.running(context);
 }
 catch (Throwable ex) {
 handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
 throw new IllegalStateException(ex);
 }
 // 18、返回應用上下文
 return context;
}

所以，我們可以按以下幾步來分解 run 方法的啟動過程。

1、創建並啟動計時監控類

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

來看下這個計時監控類 StopWatch 的相關源碼：

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();
}

首先記錄了當前任務的名稱，默認為空字符串，然後記錄當前 Spring Boot 應用啟動的開始時間。

2、初始化應用上下文和異常報告集合

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

3、設置系統屬性 `java.awt.headless` 的值

configureHeadlessProperty();
 

設置該默認值為：true，Java.awt.headless = true 有什麼作用？

對於一個 Java 服務器來說經常要處理一些圖形元素，例如地圖的創建或者圖形和圖表等。這些API基本上總是需要運行一個X-server以便能使用AWT（Abstract Window Toolkit，抽象窗口工具集）。然而運行一個不必要的 X-server 並不是一種好的管理方式。有時你甚至不能運行 X-server,因此最好的方案是運行 headless 服務器，來進行簡單的圖像處理。參考：www.cnblogs.com/princessd8251/p/4000016.html

4、創建所有 Spring 運行監聽器併發布應用啟動事件

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

來看下創建 Spring 運行監聽器相關的源碼：

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);
}

創建邏輯和之前實例化初始化器和監聽器的一樣，一樣調用的是 getSpringFactoriesInstances 方法來獲取配置的監聽器名稱並實例化所有的類。

SpringApplicationRunListener 所有監聽器配置在 spring-boot-2.0.3.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories 這個配置文件裡面。

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

5、初始化默認應用參數類

ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
 args);

6、根據運行監聽器和應用參數來準備 Spring 環境

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

下面我們主要來看下準備環境的 prepareEnvironment 源碼：

private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(
 SpringApplicationRunListeners listeners,
 ApplicationArguments applicationArguments) {
 // 6.1) 獲取（或者創建）應用環境
 ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
 // 6.2) 配置應用環境
 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) 獲取（或者創建）應用環境

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

這裡分為標準 Servlet 環境和標準環境。

6.2) 配置應用環境

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

這裡分為以下兩步來配置應用環境。

• 配置 property sources
• 配置 Profiles

這裡主要處理所有 property sources 配置和 profiles 配置。

7、創建 Banner 打印類

Banner printedBanner = printBanner(environment);

這是用來打印 Banner 的處理類，這個沒什麼好說的。

8、創建應用上下文

context = createApplicationContext();

來看下 createApplicationContext() 方法的源碼：

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);
}

其實就是根據不同的應用類型初始化不同的上下文應用類。

9、準備異常報告器

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

邏輯和之前實例化初始化器和監聽器的一樣，一樣調用的是 getSpringFactoriesInstances 方法來獲取配置的異常類名稱並實例化所有的異常處理類。

該異常報告處理類配置在 spring-boot-2.0.3.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories 這個配置文件裡面。

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

10、準備應用上下文

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

來看下 prepareContext() 方法的源碼：

private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context,
 ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners,
 ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
 // 10.1）綁定環境到上下文
 context.setEnvironment(environment);
 // 10.2）配置上下文的 bean 生成器及資源加載器
 postProcessApplicationContext(context);
 // 10.3）為上下文應用所有初始化器 

 applyInitializers(context);
 // 10.4）觸發所有 SpringApplicationRunListener 監聽器的 contextPrepared 事件方法
 listeners.contextPrepared(context);
 // 10.5）記錄啟動日誌
 if (this.logStartupInfo) {
 logStartupInfo(context.getParent() == null);
 logStartupProfileInfo(context);
 }
 // 10.6）註冊兩個特殊的單例bean
 context.getBeanFactory().registerSingleton("springApplicationArguments",
 applicationArguments);
 if (printedBanner != null) {
 context.getBeanFactory().registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
 }
 // 10.7）加載所有資源
 Set

11、刷新應用上下文

refreshContext(context);

這個主要是刷新 Spring 的應用上下文，源碼如下，不詳細說明。

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

 }
 }
}

12、應用上下文刷新後置處理

afterRefresh(context, applicationArguments);

看了下這個方法的源碼是空的，目前可以做一些自定義的後置處理操作。

/**
 * 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、停止計時監控類

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;
}

計時監聽器停止，並統計一些任務執行信息。

14、輸出日誌記錄執行主類名、時間信息

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

15、發佈應用上下文啟動完成事件

listeners.started(context);

觸發所有 SpringApplicationRunListener 監聽器的 started 事件方法。

16、執行所有 Runner 運行器

callRunners(context, applicationArguments);
private void callRunners(ApplicationContext context, ApplicationArguments args) {
 List

執行所有 ApplicationRunner 和 CommandLineRunner 這兩種運行器，不詳細展開了。

17、發佈應用上下文就緒事件

listeners.running(context);

觸發所有 SpringApplicationRunListener 監聽器的 running 事件方法。

18、返回應用上下文

return context;

總結

Spring Boot 的啟動全過程源碼分析至此，分析 Spring 源碼真是一個痛苦的過程，希望能給大家提供一點參考和思路，也希望能給正在 Spring Boot 學習路上的朋友一點收穫。

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