本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。
spring boot 启动流程
- 前言 使用Spring Boot 以前，我们要运行一个 Java Web 应用，首先需要有一个 Web 容器（例如 Tomcat 或 Jetty），然后将我们的 Web 应用打包后放到容器的相应目录下，最后再启动容器。
在 IDE 中也需要对 Web 容器进行一些配置，才能够运行或者 Debug。而使用 Spring Boot 我们只需要像运行普通 JavaSE 程序一样，run 一下 main () 方法就可以启动一个 Web 应用了。
- 追本溯源
简单示例：
@SpringBootApplication
public class SpringbootApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringbootApplication.class, args);
}
}
去掉类的声明和方法定义这些样板代码，核心代码就只有一个 @SpringBootApplication 注解和 SpringApplication.run (SpringbootApplication.class, args) 方法。这个 run () 方法必然就是 Spring Boot 的启动入口。
- 容器启动流程 进入 SpringApplication 类，来看看 run () 方法的具体实现：
public class SpringApplication {
......
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
// 1 应用启动计时开始
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
// 2 声明上下文
ConfigurableApplicationContext context = null;
// 3 初始化异常报告集合
Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
// 4 设置 java.awt.headless 属性
configureHeadlessProperty();
// 5 启动监听器
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
listeners.starting();
try {
// 6 初始化默认应用参数
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
// 7 准备应用环境
ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
configureIgnoreBeanInfo(environment);
// 8 打印 Banner（Spring Boot 的 LOGO）
Banner printedBanner = printBanner(environment);
// 9 通过反射创建上下文实例
context = createApplicationContext();
// 10 构建异常报告
exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
// 11 构建上下文
prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
// 12 刷新上下文
refreshContext(context);
// 13 刷新上下文后处理
afterRefresh(context, applicationArguments);
// 14 应用启动计时结束
stopWatch.stop();
if (this.logStartupInfo) {
// 15 打印启动时间日志
new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}
// 16 发布上下文启动完成事件
listeners.started(context);
// 17 调用 runners
callRunners(context, applicationArguments);
}
catch (Throwable ex) {
// 18 应用启动发生异常后的处理
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
throw new IllegalStateException(ex);
}
try {
// 19 发布上下文就绪事件
listeners.running(context);
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
throw new IllegalStateException(ex);
}
return context;
}
......
}
Spring Boot 启动时做的所有操作都这这个方法里面，当然在调用上面这个 run () 方法之前，还创建了一个 SpringApplication 的实例对象。因为上面这个 run () 方法并不是一个静态方法，所以需要一个对象实例才能被调用。
可以看到，方法的返回值类型为 ConfigurableApplicationContext，这是一个接口，我们真正得到的是 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext 的实例。通过类名我们可以知道，这是一个基于注解的 Servlet Web 应用上下文（我们知道上下文（context）是 Spring 中的核心概念）。
上面对于 run () 方法中的每一个步骤都做了简单的注释，接下来我们选择几个比较有代表性的来详细分析。
应用启动计时
在 Spring Boot 应用启动完成时，我们经常会看到类似下面内容的一条日志：
Started SpringbootApplication in 4.9 seconds (JVM running for 5.553)
应用启动后，会将本次启动所花费的时间打印出来，让我们对于启动的速度有一个大致的了解，也方便我们对其进行优化。记录启动时间的工作是 run () 方法做的第一件事，在编号 1 的位置由 stopWatch.start () 开启时间统计，具体代码如下：
public void start(String taskName) throws IllegalStateException {
if (this.currentTaskName != null) {
throw new IllegalStateException("Can't start StopWatch: it's already running");
}
// 记录启动时间
this.currentTaskName = taskName;
this.startTimeNanos = System.nanoTime();
}
然后到了 run () 方法的基本任务完成的时候，由 stopWatch.stop ()（编号 14 的位置）对启动时间做了一个计算，源码也很简单：
public void stop() throws IllegalStateException {
if (this.currentTaskName == null) {
throw new IllegalStateException("Can't stop StopWatch: it's not running");
}
// 计算启动时间
long lastTime = System.nanoTime() - this.startTimeNanos;
this.totalTimeNanos += lastTime;
......
}
最后，在 run () 中的编号 15 的位置将启动时间打印出来：
if (this.logStartupInfo) {
// 打印启动时间
new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}
打印 Banner
Spring Boot 每次启动是还会打印一个自己的 LOGO
在 run () 中编号 8 的位置调用打印 Banner 的逻辑，最终由 SpringBootBanner 类的 printBanner () 完成。这个图案定义在一个常量数组中，代码如下：
class SpringBootBanner implements Banner {
private static final String[] BANNER = {
"",
" . ____ _ __ _ _",
" /\\\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __ __ _ \\ \\ \\ \\",
"( ( )\\___ | '_ | '_| | '_ \\/ _` | \\ \\ \\ \\",
" \\\\/ ___)| |_)| | | | | || (_| | ) ) ) )",
" ' |____| .__|_| |_|_| |_\\__, | / / / /",
" =========|_|==============|___/=/_/_/_/"
};
......
public void printBanner(Environment environment, Class<?> sourceClass, PrintStream printStream) {
for (String line : BANNER) {
printStream.println(line);
}
......
}
}
手工格式化了一下 BANNER 的字符串，轮廓已经清晰可见了。真正打印的逻辑就是 printBanner () 方法里面的那个 for 循环。
记录启动时间和打印 Banner 代码都非常的简单，而且都有很明显的视觉反馈，可以清晰的看到结果。拿出来咱们做个热身，配合断点去 Debug 会有更加直观的感受，尤其是打印 Banner 的时候，可以看到整个内容被一行一行打印出来。
创建上下文实例
下面我们来到 run () 方法中编号 9 的位置，这里调用了一个 createApplicationContext () 方法，点进去我们会看到它的代码如下：
public static final String DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.boot."
+ "web.servlet.context.AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext";
protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
if (contextClass == null) {
try {
switch (this.webApplicationType) {
case SERVLET:
contextClass = Class.forName(DEFAULT_SERVLET_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);
}
这个方法就是根据 SpringBootApplication 的 webApplicationType 属性的值，利用反射来创建不同类型的应用上下文（context）。而属性 webApplicationType 的值是在前面执行构造方法的时候由 WebApplicationType.deduceFromClasspath () 获得的。通过方法名很容易看出来，就是根据 classpath 中的类来推断当前的应用类型。
我们这里是一个普通的 Web 应用，所以最终返回的类型为 SERVLET。所以会通过反射加载 DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS，最后返回一个 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext 实例（就像我们上文所说的那样）。
构建容器上下文
接着我们来到 run () 方法编号 11 的 prepareContext () 方法。通过方法名，我们也能猜到它是为 context 做上台前的准备工作的。
private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context, ConfigurableEnvironment environment,
SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
......
// 加载资源
load(context, sources.toArray(new Object[0]));
listeners.contextLoaded(context);
}
在这个方法中，会做一些准备工作，包括初始化容器上下文、设置环境、加载资源等。
加载资源
上面的代码中，又调用了一个很关键的方法 ——load ()。这个 load () 方法真正的作用是去调用 BeanDefinitionLoader 类的 load () 方法。源码如下：
class BeanDefinitionLoader {
......
int load() {
int count = 0;
for (Object source : this.sources) {
count += load(source);
}
return count;
}
private int load(Object source) {
Assert.notNull(source, "Source must not be null");
if (source instanceof Class<?>) {
return load((Class<?>) source);
}
if (source instanceof Resource) {
return load((Resource) source);
}
if (source instanceof Package) {
return load((Package) source);
}
if (source instanceof CharSequence) {
return load((CharSequence) source);
}
throw new IllegalArgumentException("Invalid source type " + source.getClass());
}
......
}
可以看到，load () 方法在加载 Spring 中各种资源。其中我们最熟悉的就是 load ((Class<?>) source) 和 load ((Package) source) 了。一个用来加载类，一个用来加载扫描的包。
load ((Class<?>) source) 中会通过调用 isComponent () 方法来判断资源是否为 Spring 容器管理的组件。 isComponent () 方法通过资源是否包含 @Component 注解（@Controller、@Service、@Repository 等都包含在内）来区分是否为 Spring 容器管理的组件。
而 load ((Package) source) 方法则是用来加载 @ComponentScan 注解定义的包路径。
小结
我们知道，Spring 是一个容器，我们喜欢它的一个重要原因就是它帮我们把 Bean 进行了统一的管理。Bean 的创建与销毁都由 Spring 来完成，而我们只需要关注使用，这也是 Spring IoC 的核心工作内容。
到此，Spring 真正开始开展 Bean 管理的工作了，prepareContext () 方法把所有需要管理的 Bean 统计出来，在后面的 refreshContext () 方法中会进行更进一步的操作。由于 refreshContext () 方法和自动配置关系紧密。
