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springboot — SpringApplication的生命周期和事件机制解析_springapplicationevent的子类有哪些

作者：很楠不爱3 | 2024-05-18 20:54:18

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springapplicationevent的子类有哪些

本文将以SpringApplication的启动流程以及生命周期各时期发出的Event事件为主线，结合每个生命周期内完成的事件介绍，真正实现一文让你总览Spring Boot的全貌，这对读者深入理解Spring Boot，以及整合进Spring Cloud都将非常重要。

接下来我们先看下SpringApplication生命周期事件流程图，然后再讲解各个事件的详情：
在这里插入图片描述

1、SpringApplicationEvent

它是和SpringApplication生命周期有关的所有事件的父类，@since 1.0.0

public abstract class SpringApplicationEvent extends ApplicationEvent {
	private final String[] args;
	
	public SpringApplicationEvent(SpringApplication application, String[] args) {
		super(application);
		this.args = args;
	}
	public SpringApplication getSpringApplication() {
		return (SpringApplication) getSource();
	}
	public final String[] getArgs() {
		return this.args;
	}
}

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它是抽象类，扩展自Spring Framwork的ApplicationEvent，确保了事件和应用实体SpringApplication产生关联，它有如下子类，每个事件都代表着SpringApplication不同生命周期所处的位置：

在这里插入图片描述

2、ApplicationStartingEvent

调用getRunListeners()方法, 实例化一个SpringApplicationRunListeners对象, SpringApplicationRunListeners的构造参数通过getSpringFactoriesInstances()方法获得,这个方法获取的一个EventPublishingRunListener对象, 所以调用的是EventPublishingRunListener#starting()方法

ApplicationStartingEvent构造方法中传递了一个SpringApplication对象和args参数。一直传递到了父类EventObject，将SpringApplication对象存放在source变量中。

public class SpringApplication {
    //run方法
    public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
        StopWatch stopWatch = new StopWatch();
        stopWatch.start();
        ConfigurableApplicationContext context = null;
        Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
        configureHeadlessProperty();
        
        //本文分析的重点,发布启动事件ApplicationStartingEvent
        //获取SpringApplicationRunListener的子类listener
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
        //执行其starting()方法
        listeners.starting();
        ....
    }
    
    //获取SpringApplicationRunListener的子类listener
    private SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) {
        Class<?>[] types = new Class<?>[] { SpringApplication.class, String[].class };
        
        //调用getSpringFactoriesInstances方法
        //获取SpringApplicationRunListener的子类
        //子类只有一个,EventPublishingRunListener
        //实例化了一个SpringApplicationRunListeners对象
        return new SpringApplicationRunListeners(logger, getSpringFactoriesInstances(
                SpringApplicationRunListener.class, types, this, args));
    }
}

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2.1 SpringApplicationRunListeners

SpringApplicationRunListeners是一个比较重要的类, 之后的代码会经常调用这个方法, 内部封装了一个SpringApplicationRunListener的list, 方便以后扩展, 目前只有一个EventPublishingRunListener实例, 所以spring的事件都是由EventPublishingRunListener发布的：

//SpringApplicationRunListeners部分源码
class SpringApplicationRunListeners {
 
    private final Log log;
 
    //SpringApplicationRunListener的子类对象列表
    //listener列表扩展点
    private final List<SpringApplicationRunListener> listeners;
 
    SpringApplicationRunListeners(Log log,
            Collection<? extends SpringApplicationRunListener> listeners) {
        this.log = log;
        this.listeners = new ArrayList<>(listeners);
    }
 
    //发布启动事件
    public void starting() {
        for (SpringApplicationRunListener listener : this.listeners) {
            //目前调用EventPublishingRunListener#starting方法
            listener.starting();
        }
    }
    
    //其他事件都是相同的代码
    //....
}

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2.2 EventPublishingRunListener

EventPublishingRunListener是springboot的事件广播器, 内部封装了一个SimpleApplicationEventMulticaster对象, 用来发布springboot加载过程中的各个事件

  • 事件源SpringApplication对象
  • 事件SpringApplicationEvent对象
  • 事件发布器是EventPublishingRunListener, 正在的事件发布器是其内部SimpleApplicationEventMulticaster成员变量
  • 事件监听器SpringApplication维护的listeners, 调用AbstractApplicationEventMulticaster#getApplicationListeners(ApplicationEvent, ResolvableType)筛选出支持ApplicationEvent的listeners
//EventPublishingRunListener部分源码
public class EventPublishingRunListener implements SpringApplicationRunListener, Ordered {
 
    //SpringApplication对象
    private final SpringApplication application;
 
    //命令函参数
    private final String[] args;
 
    //事件广播器
    private final SimpleApplicationEventMulticaster initialMulticaster;
 
    public EventPublishingRunListener(SpringApplication application, String[] args) {
        this.application = application;
        this.args = args;
        this.initialMulticaster = new SimpleApplicationEventMulticaster();
        // 通过application.getListeners(),获取到Listener列表
        // ConfigFileApplicationListener
        // AnsiOutputApplicationListener
        // LoggingApplicationListener
        // ClasspathLoggingApplicationListener
        // BackgroundPreinitializer
        // DelegatingApplicationListener
        // ParentContextCloserApplicationListener
        // ClearCachesApplicationListener
        // FileEncodingApplicationListener
        // LiquibaseServiceLocatorApplicationListener
        for (ApplicationListener<?> listener : application.getListeners()) {
            //将listener添加到事件广播器initialMulticaster
            this.initialMulticaster.addApplicationListener(listener);
        }
    }
    @Override
    public void starting() {
        // 广播器广播ApplicationStartingEvent事件
        this.initialMulticaster.multicastEvent(
                new ApplicationStartingEvent(this.application, this.args));
    }
    
    //其他事件发布都是相同的代码
    //...
}

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2.3 SimpleApplicationEventMulticaster

springboot默认事件广播器, 有三个重要方法, 用于发布spring启动过程中的各个事件:

  • addApplicationListener() 添加监听器listener
  • multicastEvent() 广播spring事件
  • invokeListener() 实现每个listener的onApplicationEvent()方法

父类AbstractApplicationEventMulticaster，封装了四个重要方法:

  • addApplicationListener添加listener
  • addApplicationListenerBean添加注入的listener bean名称
  • removeApplicationListener删除listener
  • removeApplicationListenerBean删除注入的listener bean名称
  • getApplicationListeners()先从缓存retrieverCache获取listener,如果缓存不存在, 封装数据放入缓存中, 增删listener的时候, 缓存retrieverCache会被清空

以下是父类AbstractApplicationEventMulticaster源码分析：

//抽象事件广播器
public abstract class AbstractApplicationEventMulticaster
        implements ApplicationEventMulticaster, BeanClassLoaderAware, BeanFactoryAware {
    
    //监听器遍历器
    //成员变量applicationListeners Set维护了application中包含的listeners,
    //成员变量applicationListenerBeans Set维护了注入的listener bean名称
    private final ListenerRetriever defaultRetriever = new ListenerRetriever(false);
 
    //调用getApplicationListeners()方法之后
    //缓存spring事件以及对应的listener列表
    final Map<ListenerCacheKey, ListenerRetriever> retrieverCache = new ConcurrentHashMap<>(64);
 
    private Object retrievalMutex = this.defaultRetriever;
 
    @Override
    public void addApplicationListener(ApplicationListener<?> listener) {
        synchronized (this.retrievalMutex) {
            //监听器已经被加载过,
            //先执行删除操作,防止重复执行
            Object singletonTarget = AopProxyUtils.getSingletonTarget(listener);
            if (singletonTarget instanceof ApplicationListener) {
                this.defaultRetriever.applicationListeners.remove(singletonTarget);
            }
            this.defaultRetriever.applicationListeners.add(listener);
            //清空缓存
            this.retrieverCache.clear();
        }
    }
    
    /**
     * 获取支持监听event的listener
     * 这里使用了单例模式
     */
    protected Collection<ApplicationListener<?>> getApplicationListeners(
            ApplicationEvent event, ResolvableType eventType) {
 
        Object source = event.getSource();
        Class<?> sourceType = (source != null ? source.getClass() : null);
        ListenerCacheKey cacheKey = new ListenerCacheKey(eventType, sourceType);
 
        //尝试从ConcurrentHashMap缓存中取出listener列表
        ListenerRetriever retriever = this.retrieverCache.get(cacheKey);
        if (retriever != null) {
            return retriever.getApplicationListeners();
        }
 
        if (this.beanClassLoader == null ||
                (ClassUtils.isCacheSafe(event.getClass(), this.beanClassLoader) &&
                        (sourceType == null || ClassUtils.isCacheSafe(sourceType, this.beanClassLoader)))) {
            //双重检查锁定
            //当多线程访问的时候,
            //之前retriever多个线程否返回null,
            //此时锁住this.retrievalMutex
            //防止多次实例化
            synchronized (this.retrievalMutex) {
                //再尝试从cache中获取
                retriever = this.retrieverCache.get(cacheKey);
                if (retriever != null) {
                    return retriever.getApplicationListeners();
                }
                //生成Key和Value放入缓存中
                retriever = new ListenerRetriever(true);
                Collection<ApplicationListener<?>> listeners =
                        retrieveApplicationListeners(eventType, sourceType, retriever);
                this.retrieverCache.put(cacheKey, retriever);
                return listeners;
            }
        }
        else {
            //没有缓存ListenerRetriever,那么就不需要同步
            return retrieveApplicationListeners(eventType, sourceType, null);
        }
    }
    
    //retrieveApplicationListeners方法中
    //调用了supportsEvent方法
    //supportsEvent使用了适配器模式
    protected boolean supportsEvent(
            ApplicationListener<?> listener, ResolvableType eventType, @Nullable Class<?> sourceType) {
        GenericApplicationListener smartListener = (listener instanceof GenericApplicationListener ?
                (GenericApplicationListener) listener : new GenericApplicationListenerAdapter(listener));
        return (smartListener.supportsEventType(eventType) && smartListener.supportsSourceType(sourceType));
    }
}

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SimpleApplicationEventMulticaster源码分析：
广播事件, 然后实现每个listener的onApplicationEvent()方法

public class SimpleApplicationEventMulticaster extends AbstractApplicationEventMulticaster {
 
    @Nullable
    private Executor taskExecutor;
 
    @Nullable
    private ErrorHandler errorHandler;
 
    /**
     * 构造函数
     * taskExecutor和errorHandler都是null
     */
    public SimpleApplicationEventMulticaster() {
    }
    
    /**
     * 广播事件
     * @param event 事件
     * @param eventType 事件类型
     */
    @Override
    public void multicastEvent(final ApplicationEvent event, @Nullable ResolvableType eventType) {
        ResolvableType type = (eventType != null ? eventType : resolveDefaultEventType(event));
        //调用父类getApplicationListeners方法
        //遍历所有支持ApplicationStartingEvent事件的监听器
        //LoggingApplicationListener
        //BackgroundPreinitializer
        //DelegatingApplicationListener
        //LiquibaseServiceLocatorApplicationListener
        for (final ApplicationListener<?> listener : getApplicationListeners(event, type)) {
            //此时的executor为null
            Executor executor = getTaskExecutor();
            if (executor != null) {
                executor.execute(() -> invokeListener(listener, event));
            }
            else {
                //调用listener
                invokeListener(listener, event);
            }
        }
    }
    
    /**
     * 具体调用监听器的方法
     * @param listener 监听器
     * @param event 事件
     */
    private void doInvokeListener(ApplicationListener listener, ApplicationEvent event) {
        try {
            //调用listener的onApplicationEvent方法
            listener.onApplicationEvent(event);
        }
        catch (ClassCastException ex) {
            String msg = ex.getMessage();
            if (msg == null || matchesClassCastMessage(msg, event.getClass())) {
                Log logger = LogFactory.getLog(getClass());
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    logger.debug("Non-matching event type for listener: " + listener, ex);
                }
            }
            else {
                throw ex;
            }
        }
    }
}

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默认情况下，有4个监听器监听ApplicationStartingEvent事件：
在这里插入图片描述

  1. LoggingApplicationListener：日志监听器,配置日志；@since 2.0.0。对日志系统抽象LoggingSystem执行实例化以及初始化之前的操作，默认使用的是基于Logback的LogbackLoggingSystem
  2. BackgroundPreinitializer：启动一个后台进行对一些类进行预热。如ValidationInitializer、JacksonInitializer…，因为这些组件有第一次触发的特点（并且首次初始化均还比较耗时），所以使用后台线程先预热效果更佳
  3. DelegatingApplicationListener：代理监听器, 继续发布事件；它监听的是ApplicationEvent，而实际上只会ApplicationEnvironmentPreparedEvent到达时生效，所以此处忽略
  4. LiquibaseServiceLocatorApplicationListener：将liquibas替换为可以和spring配合工作的版本

总结：此事件节点结束时，SpringApplication完成了一些实例化相关的动作：本实例实例化、本实例属性赋值、日志系统实例化等。

3、ApplicationEnvironmentPreparedEvent

@since 1.0.0。该事件节点是最为重要的一个节点之一，因为对于Spring应用来说，环境抽象Enviroment简直太重要了，它是最为基础的元数据，决定着程序的构建和走向，所以构建的时机是比较早的。
完成的事件内容：

  • 封装命令行参数（main方法的args）到ApplicationArguments里面
  • 创建出一个环境抽象实例ConfigurableEnvironment的实现类，并且填入值：Profiles配置和Properties属性，默认内容如下（注意，这只是初始状态，后面还会改变）：
    在这里插入图片描述
  • 发送ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，触发对应的监听器的执行；对环境抽象Enviroment的填值，均是由监听此事件的监听器去完成
  • bindToSpringApplication(environment)：把环境属性中spring.main.xxx = xxx绑定到当前的SpringApplication实例属性上，如常用的spring.main.allow-bean-definition-overriding=true会被绑定到当前SpringApplication实例的对应属性上

监听此事件的监听器：
默认情况下，有9个监听器监听ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件：
在这里插入图片描述

  1. BootstrapApplicationListener：来自SpringCloud。优先级最高，用于启动/创建Spring Cloud的应用上下文。需要注意的是：到此时SB的上下文ApplicationContext还并没有创建哦。这个流程“嵌套”特别像Bean初始化流程：初始化Bean A时，遇到了Bean B，就需要先去完成Bean B的初始化，再回头来继续完成Bean A的步骤。
    说明：在创建SC的应用的时候，使用的也是SpringApplication#run()完成的（非web），因此也会走下一整套SpringApplication的生命周期逻辑，所以务必区分。特别是这种case会让“绝大多数”初始化器、监听器等执行多次，若你有那种只需要执行一次的需求（比如只想让SB容器生命周期内执行，SC生命周期不执行），请务必自行处理，否则会被执行多次而带来不可预知的结果；SC应用上下文读取的外部化配置文件名默认是：bootstrap，使用的也是ConfigFileApplicationListener完成的加载/解析；

  2. LoggingSystemShutdownListener：来自SpringCloud。对LogbackLoggingSystem先清理，再重新初始化一次，效果同上个事件，相当于重新来了一次，毕竟现在有Enviroment环境；

  3. ConfigFileApplicationListener：@since 1.0.0。它也许是最重要的一个监听器。做了如下事情：

    • 加载SPI配置的所有的EnvironmentPostProcessor实例，并且排好序。需要注意的是：ConfigFileApplicationListener也是个EnvironmentPostProcessor，也会参与排序; 排好序后，分别一个个的执行以下EnvironmentPostProcessor
      在这里插入图片描述

  4. AnsiOutputApplicationListener：@since 1.2.0。让你的终端（可以是控制台、可以是日志文件）支持Ansi彩色输出，使其更具可读性。当然前提是你的终端支持ANSI显示。参考类：AnsiOutput。你可通过spring.output.ansi.enabled = xxx配置，可选值是：DETECT/ALWAYS/NEVER，一般不动即可。另外，针对控制台可以单独配置：spring.output.ansi.console-available = true/false

  5. LoggingApplicationListener：@since 2.0.0。根据Enviroment环境完成initialize()初始化动作：日志等级、日志格式模版等；
    值得注意的是：它这步相当于在ApplicationStartingEvent事件基础上进一步完成了初始化（上一步只是实例化）；

  6. ClasspathLoggingApplicationListener：@since 2.0.0。用于把classpath路径以log.debug()输出；
    值得注意的是：classpath类路径是有N多个的Arrays.toString(((URLClassLoader) classLoader).getURLs())，也就是说每个.jar里都属于classpath的范畴；

  7. BackgroundPreinitializer：本事件达到时无动作；

  8. DelegatingApplicationListener：执行通过外部化配置context.listener.classes = xxx,xxx的监听器们，然后把该事件广播给他们，执行监听此事件的监听器；
    这麽做的好处：可以通过属性文件外部化配置监听器，而不一定必须写在spring.factories里，更具弹性；

  9. FileEncodingApplicationListener：检测当前系统环境的file.encoding和spring.mandatory-file-encoding设置的值是否一样,如果不一样则抛出异常如果不配置spring.mandatory-file-encoding则不检查；

总结：此事件节点结束时，Spring Boot的环境抽象Enviroment已经准备完毕，但此时其上下文ApplicationContext还没有创建，但是Spring Cloud的应用上下文（引导上下文）已经全部初始化完毕哦，所以SC管理的外部化配置也应该都进入到了SB里面。如下图所示（这是基本上算是Enviroment的最终态了）：
在这里插入图片描述

4、ApplicationContextInitializedEvent

@since 2.1.0，非常新的一个事件。当SpringApplication的上下文ApplicationContext准备好后，对单例Bean们实例化之前，发送此事件。所以此事件又可称为：contextPrepared事件。
完成的事件内容：
上下文实例已经有了，那么就开始对它进行一些参数的设置：

  • 首先最重要的便是把已经准备好的环境Enviroment环境设置给它
  • 设置些beanNameGenerator、resourceLoader、ConversionService等组件
  • 实例化所有的ApplicationContextInitializer上下文初始化器，并且排序好后挨个执行它（这个很重要），默认有如下截图这些初始化器此时要执行：
    在这里插入图片描述
    监听此事件的监听器：
    监听此事件默认情况下，有2个监听器监听ApplicationContextInitializedEvent事件：
    在这里插入图片描述
  • BackgroundPreinitializer：本事件达到时无动作
  • DelegatingApplicationListener：本事件达到时无动作

总结：此事件节点结束时，完成了应用上下文ApplicationContext的准备工作，并且执行所有注册的上下文初始化器ApplicationContextInitializer。但是此时，单例Bean是仍旧还没有初始化，并且WebServer也还没有启动;

5、ApplicationPreparedEvent

@since 1.0.0。截止到上个事件ApplicationContextInitializedEvent，应用上下文ApplicationContext充其量叫实例化好了，但是还剩下很重要的事没做,便是此事件的执行内容了；
完成的事件内容：

  • 把applicationArguments、printedBanner等都作为一个Bean放进Bean工厂里（因此你就可以@Autowired注入的哦）
    比如：有了Banner这个Bean，你可以在你任何想要输出的地方输出一个Banner，而不仅仅是启动时只会输出一次了；
  • 若lazyInitialization = true延迟初始化，那就向Bean工厂放一个：new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor()
    该处理器@since 2.2.0。该处理器的作用是：对所有的Bean（通过LazyInitializationExcludeFilter接口指定的排除在外）全部.setLazyInit(true)，延迟初始化；
  • 根据primarySources和allSources，交给BeanDefinitionLoader（SB提供的实现）实现加载Bean的定义信息，它支持4种加载方式（4种源）：
    AnnotatedBeanDefinitionReader -> 基于注解
    XmlBeanDefinitionReader -> 基于xml配置
    GroovyBeanDefinitionReader -> Groovy文件
    ClassPathBeanDefinitionScanner -> classpath中加载(不同的源使用了不同的load加载方式)
  • 发送ApplicationPreparedEvent事件，触发对应的监听器的执行

总结：此事件节点结束时，应用上下文ApplicationContext初始化完成，该赋值的赋值了，Bean定义信息也已全部加载完成。但是，单例Bean还没有被实例化，web容器依旧还没启动。

6、ApplicationStartedEvent

@since 2.0.0。截止到此，应用已经准备就绪，并且通过监听器、初始化器等完成了非常多的工作了，但仍旧剩下被认为最为重要的初始化单例Bean动作还没做、web容器（如Tomcat）还没启动，这便是这个周期所要做的事。
完成的事件内容：

  • 启动Spring容器：AbstractApplicationContext#refresh()，这个步骤会做很多事，比如会实例化单例Bean；该步骤属于Spring Framework的核心内容范畴，做了很多事，请参考Spring核心技术；在Spring容器refresh()启动完成后，WebServer也随之完成启动，成功监听到对应端口；
  • 输出启动成功的日志：Started Application in xxx seconds (JVM running for xxx)；
  • 发送ApplicationStartedEvent事件，触发对应的监听器的执行；
  • callRunners()：依次执行容器内配置的ApplicationRunner/CommandLineRunner的Bean实现类，支持sort排序：
    ApplicationRunner：@since 1.3.0，入参是ApplicationArguments，先执行（推荐使用）
    CommandLineRunner：@since 1.0.0，入参是String… args，后执行（不推荐使用）

监听此事件的监听器：
默认情况下，有3个监听器监听ApplicationStartedEvent事件：
在这里插入图片描述

  1. 前两个不用再解释了吧：本事件达到时无动作
  2. TomcatMetricsBinder：@since 2.1.0。和监控相关：将你的tomcat指标信息TomcatMetrics绑定到MeterRegistry，从而就能收集到相关指标了

总结：此事件节点结束时，SpringApplication的生命周期到这一步，正常的启动流程就全部完成了。也就说Spring Boot应用可以正常对对外提供服务了。

7、ApplicationReadyEvent

@since 1.3.0。该事件所处的生命周期可认为基本和ApplicationStartedEvent相同，仅是在其后执行而已，两者中间并无其它特别的动作，但是监听此事件的监听器们还是蛮重要的。
监听此事件的监听器：
默认情况下，有4个监听器监听ApplicationStartedEvent事件：
在这里插入图片描述

  1. SpringApplicationAdminMXBeanRegistrar：当此事件到达时，告诉Admin Spring应用已经ready，可以使用啦。
  2. 中间这两个不用再解释了吧：本事件达到时无动作
  3. RefreshEventListener：当此事件到达时，告诉Spring应用已经ready了，接下来便可以执行ContextRefresher.refresh()

总结：此事件节点结束时，应用已经完完全全的准备好了，并且也已经完成了相关组件的周知工作。

8、ApplicationFailedEvent

当SpringApplication在启动时抛出异常：可能是端口绑定、也可能是你自定义的监听器你写了个bug等，就会“可能”发送此事件。

完成的事件内容：

  1. 得到异常的退出码ExitCode，然后发送ExitCodeEvent事件（非生命周期事件）
  2. 发送ApplicationFailedEvent事件，触发对应的监听器的执行

监听此事件的监听器：
默认情况下，有6个监听器监听ApplicationStartedEvent事件：
在这里插入图片描述

  1. LoggingApplicationListener：执行loggingSystem.cleanUp()清理资源
  2. ClasspathLoggingApplicationListener：输出一句debug日志：Application failed to start with classpath: …
  3. 中间这两个不用再解释了吧：本事件达到时无动作
  4. ConditionEvaluationReportLoggingListener：自动配置输出报告，输出错误日志呗：特别方便你查看和错误定位；
  5. BootstrapApplicationListener.CloseContextOnFailureApplicationListener：执行context.close()
    总结：此事件节点结束时，会做一些释放资源的操作。一般情况下：我们并不需要监听到此事件;
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