SpringBoot启动原理是什么

入口

版本： 2.1.8.RELEASE

启动代码：

@SpringBootApplcation
public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(BlogAdminApplication.class, args);
    System.out.println("======== admin start success... ==========");
}

这里传入了两个参数，BlogAdminApplication当前类和args参数

我们点击进入run方法查看

public static ConfigurableApplicationContext run(Class primarySource, String... args) {
    return run(new Class[]{primarySource}, args);
}

这里是将我们写的启动类传入到了Class[]数组中，这步就是个单纯的参数转换。

探讨primarySource参数

那么问题是primarySource能接受的类型是啥样的，是不是什么类都可以接受，带着这个疑问，我们做一个测试，把这个参数给换成一个别的类呢,ManagerController类是一个我写的接口类

@SpringBootApplication
public class BlogProjectApplication {
   public static void main(String[] args) {
       SpringApplication.run(ManagerController.class, args);
       System.out.println("======== admin start success... ==========");
   }
}

控制台打印

org.springframework.context.ApplicationContextException: Unable to start web server; nested exception is org.springframework.context.ApplicationContextException: Unable to start ServletWebServerApplicationContext due to missing ServletWebServerFactory bean.

提示不能启动服务，提示缺少了ServletWebServerFactory bean 点进这个类看下

@FunctionalInterface
public interface ServletWebServerFactory {
    WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers);
}

他被FunctionalInterface标注了，是一个函数式接口，只有一个getWebServer方法，用来获取webServer的 看下他的实现类，

这不就是提示我们缺少启动的服务容器么，说的直白点，我的理解就是他缺少可以运行的容器，我们知道，没有使用springboot项目之前，我们的项目都是跑在tomcat容器上的，当然也有使用Jetty容器的。再者，我们知道SpringBoot是对tomcat进行了内置。而SpringBoot不仅仅是只有内置了tomcat，而且还内置了好多的东西，比如我们经常使用的mq、redis等等一系列的东西，这个我们可以在spring.factories配置文件中看到，这个文件位于如下位置

大概内容有下，篇幅有限，就不一一列举了。

省略。。。
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.aop.AopAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.amqp.RabbitAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.batch.BatchAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CacheAutoConfiguration,\
省略。。。

那么回过头来，我们再看下这个问题，这些个类是如何被加载进来的，我们知道SpingBoot有个注解是开启自动注解的@EnableAutoConfiguration，他就干这个事情的。他能够激活SpringBoot内建和自定义组件的自动装配特性。

那么，知道了这些，我们把这个之前修改后的类给改造一下，加上注解@EnableAutoConfiguration，看下执行效果。

@RestController
@RequestMapping("project/manager")
@EnableAutoConfiguration
public class ManagerController extends AbstractController {

运行如下

从打印信息就能知道，服务器有了，只不过下面报错，提示找不到bean，那这不就简单了么，他是不是就是没有扫描到我们的包么，这里就其实可以在配置扫描包的注解继续测试，我就懒的不测试了，直接去看@SpringBootApplication注解

@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 {

@SpringBootApplication这个注解其实就是一个组合注解，里面包含了

• 元注解：用来标注他是一个注解的，jdk自带的

• @SpringBootConfiguration：集成自@Configuration，表示是一个配置类

• @EnableAutoConfiguration：激活SpringBoot内建和自定义组件的自动装配特性

• @ComponentScan：扫描注解，添加了排除参数，指定排除了一些类

通过这里的实验，我们可以得出结论：

primarySource参数能接收的类是一个配置类，同时要把符合扫描规则的类装配到spring容器中，并且对SpringBoot内置的一些类进行自动扫描到，而这里的@SpringBootApplication注解就是把这些特性都整合到了一起，作为了一个引导类而已。那么说白了，primarySource他接受的其实就是一个配置类。

关于注解详细知识的话，这里就聊这么多了，后面再详细聊。

args参数

args是Java命令行参数，我们在DOS中执行Java程序的时候使用“java 文件名 args参数”。args这个数组可以接收到这些参数。这个是个基础常识了。

以下我们将继续跟踪源码进行分析

我们继续追run()方法

public static ConfigurableApplicationContext run(Class[] primarySources, String[] args) {
    return (new SpringApplication(primarySources)).run(args);
}

这个方法干了两个事情：

1、new SpringApplication（）来创建对象

2、通过创建后的对象，调用对象里面的run()方法

以下我们将从这两个地方进行分析，本篇就先研究第一个

创建对象

我们先看下他是怎么创建对象的，创建了哪些对象，

public SpringApplication(Class... primarySources) {
    this((ResourceLoader)null, primarySources);
}
public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class... primarySources) {
    //资源加载器
   this.resourceLoader = resourceLoader;
   //断言
   Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
   //对primarySources进行存储到LinkedHashSet
   this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
   //1、推断web应用类别
   this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
   //2、加载Spring应用上下文初始化
   setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
   //3、加载Spring应用事件监听器
   setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
   //4、推断应用引导类
   this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}

下面研究下主要流程部分

1、推断web应用类别

推断web应用类型属于SpringBoot应用web类型的初始化过程。而该类型也可在SpringApplication构造后，run方法执行之前，通过setWebApplicationType(WebApplicationType webApplicationType)方法进行调整。

在推断Web应用类型的过程中，由于当前Spring应用上下文尚未准备（可在代码执行顺序中看到），所以实现采用的是检查检查当前ClassLoader下基准Class的存在性判断。

上源码

this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
private static final String[] SERVLET_INDICATOR_CLASSES = { "javax.servlet.Servlet",
      "org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext" };
private static final String WEBMVC_INDICATOR_CLASS = "org.springframework." + "web.servlet.DispatcherServlet";
private static final String WEBFLUX_INDICATOR_CLASS = "org." + "springframework.web.reactive.DispatcherHandler";
private static final String JERSEY_INDICATOR_CLASS = "org.glassfish.jersey.servlet.ServletContainer";
private static final String SERVLET_APPLICATION_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.web.context.WebApplicationContext";
private static final String REACTIVE_APPLICATION_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.boot.web.reactive.context.ReactiveWebApplicationContext";
static WebApplicationType deduceFromClasspath() {
//当DispatcherHandler存在，且DispatcherServlet、ServletContainer两个不存在时；换言之，SpringBoot仅依赖WebFlux存在时，此时的应用类型为REACTIVE
   if (ClassUtils.isPresent(WEBFLUX_INDICATOR_CLASS, null) && !ClassUtils.isPresent(WEBMVC_INDICATOR_CLASS, null)
         && !ClassUtils.isPresent(JERSEY_INDICATOR_CLASS, null)) {
      return WebApplicationType.REACTIVE;
   }
   //当Servlet和ConfigurableWebApplicationContext均不存在时，当前应用为非Web应用，即WebApplicationType.NONE，因为这些API均是Spring Web MVC必须的依赖
   for (String className : SERVLET_INDICATOR_CLASSES) {
      if (!ClassUtils.isPresent(className, null)) {
         return WebApplicationType.NONE;
      }
   }
   //当WebFlux和Spring Web MVC同时存在时，Web应用类型同样是Servlet Web，即WebApplicationType.SERVLET
   return WebApplicationType.SERVLET;
}

2、加载Spring应用上下文初始化

setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));

此过程包含两个动作，依次为getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class)和setInitializers方法。 先看第一个过程

private  Collection getSpringFactoriesInstances(Class type) {
   return getSpringFactoriesInstances(type, new Class[] {});
}
private  Collection getSpringFactoriesInstances(Class type, Class[] parameterTypes, Object... args) {
   //获取类加载器
   ClassLoader classLoader = getClassLoader();
   // Use names and ensure unique to protect against duplicates
   //加载了META-INF/spring.factories资源中配置的ApplicationContextInitializer实现类名单。
   Set names = new LinkedHashSet<>(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
   //初始化
   List instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);
   AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
   return instances;
}

此处使用了Spring工厂加载机制方法SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader)。加载了META-INF/spring.factories资源中配置的ApplicationContextInitializer实现类名单。

加载完成后使用createSpringFactoriesInstances方法对其进行初始化。

private  List createSpringFactoriesInstances(Class type, Class[] parameterTypes,
      ClassLoader classLoader, Object[] args, Set names) {
   List instances = new ArrayList<>(names.size());
   for (String name : names) {
      try {
      //从类加载器中获取指定类
         Class instanceClass = ClassUtils.forName(name, classLoader);
         //判断instanceClass是不是type的子类
         Assert.isAssignable(type, instanceClass);
         //根据以上获取的类名创建类的实例
         Constructor constructor = instanceClass.getDeclaredConstructor(parameterTypes);
         //排序
         T instance = (T) BeanUtils.instantiateClass(constructor, args);
         instances.add(instance);
      }
      catch (Throwable ex) {
         throw new IllegalArgumentException("Cannot instantiate " + type + " : " + name, ex);
      }
   }
   return instances;
}

3、加载Spring应用事件监听器

setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));

此过程与2、加载上下文初始化基本类似。 只不过初始化的对象类型变成了ApplicationListener.class，setListeners方法也只是赋值而已

public void setListeners(Collection> listeners) {
   this.listeners = new ArrayList<>();
   this.listeners.addAll(listeners);
}

4、推断应用引导类

this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass(); 
private Class deduceMainApplicationClass() {
  try {
     StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();
     for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {
        if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {
           return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());
        }
     }
  }
  catch (ClassNotFoundException ex) {
     // Swallow and continue
  }
  return null;
}

这里使用到了new RuntimeException().getStackTrace()来获取堆栈信息，找到调用执行的main方法，从而确定他的类。
这里有个疑问：他不是传了primarySources数组，里面包含了类名么，怎么还用堆栈的方式去获取，此外，这里的堆栈获取也只能获取一个调用的主main方法，他为啥还要传一个Class数组呢？

具体咋获取的，可以追下源码，一直跟踪他的父类Throwable，找到如下代码

/**
 * Fills in the execution stack trace. This method records within this
 * {@code Throwable} object information about the current state of
 * the stack frames for the current thread.
 *
 * 
If the stack trace of this {@code Throwable} {@linkplain
 * Throwable#Throwable(String, Throwable, boolean, boolean) is not
 * writable}, calling this method has no effect.
 *
 * @return  a reference to this {@code Throwable} instance.
 * @see     java.lang.Throwable#printStackTrace()
 */
public synchronized Throwable fillInStackTrace() {
    if (stackTrace != null ||
        backtrace != null /* Out of protocol state */ ) {
        fillInStackTrace(0);
        stackTrace = UNASSIGNED_STACK;
    }
    return this;
}
private native Throwable fillInStackTrace(int dummy);

这里最后调用了native本地方法，去爬取线程堆栈信息，为运行时栈做一份快照。

通过这个图片，可以看到整个方法的调用链，从下往上看哦