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(面试)SpringBoot启动原理-源码（深入）_springboot的启动原理面试

作者：繁依Fanyi0 | 2024-02-21 18:09:33

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springboot的启动原理面试

SpringBoot启动过程

运行run()方法

最近再疯狂复习刷八股文，今天总结一下SpringBoot

SpringBoot总的来说（个人认为），大概分为5个模块

1.Spring原理（注解）2，SpringMVC原理 3，自动配置原理 4，SpringBoot启动原理

5，第三方配置的框架

SpringBoot启动过程

首先我们SpringBoot启动主要分为两步骤：1.创建SpringApplication 2.运行SpringApplication

看看SpringApplication里面的结构：

解释：1.里面保存了很多信息——>比如：自定义的环境，handless（缺少键盘等外部情况），懒加载，加载器等等

2.通过断言机制Assert判断当前类是否为空

注意会将我们启动的主类保存再LinkedHashSet中，然后运行通过deduceFromClassPath()方法判断运行项目的类型


public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
		this.resourceLoader = resourceLoader;
		Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
		//1、先把主类保存起来
		this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
		//2、判断运行项目的类型
		this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
		//3、扫描当前路径下META-INF/spring.factories文件的，加载ApplicationContextInitializer接口实例
		setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
		//4、扫描当前路径下META-INF/spring.factories文件的，加载ApplicationListener接口实例
		setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
		this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
	}

2.deduceFromClassPath()方法->判断运行项目的类型

3.然后就是getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class)) 和getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class))方法

目的时去Spring.factories中寻找ApplicationContextInitializer初始化器和ApplicationListener监听器

1、ApplicationContextInitializer 这个类当springboot上下文Context初始化完成后会调用

2、ApplicationListener 当springboot启动时事件change后都会触发

我们来说说ApplicationContextInitializer的概念：

ApplicationContextInitializer也是Spring框架原有的概念，这个类的主要目的就是在ConfigurableApplicationContext类型（或者子类型）的ApplicationContext做refresh之前，允许我们对ConfigurableApplicationContext的实例做进一步的设置或者处理。（剪短说就是在容器刷新之前调用该类的 initialize 方法。并将 ConfigurableApplicationContext 类的实例传递给该方法）

场景：

通常用于需要对应用程序上下文进行编程初始化的web应用程序中。例如，根据上下文环境注册属性源或激活配置文件等。


public class DemoApplicationContextInitializer implements ApplicationContextInitializer {
    @Override
    public void initialize(ConfigurableApplicationContext applicationContext) {
        // do whatever you want with applicationContext,
        // e.g. applicationContext.registerShutdownHook();
    }
}

如果我们真的需要自定义一个ApplicationContextInitializer，那么只要像上面这样，通过SpringFactoriesLoader机制进行配置，或者通过SpringApplication.addInitializers（..）设置即可

下面我们来自定义ApplicationListener


public class StarterApplicationListener implements ApplicationListener {
 
    @Override
    public void onApplicationEvent(ApplicationEvent event) {
        System.out.println(event.toString());
        System.out.println("ApplicationListener .... " + System.currentTimeMillis());
    }
 
}

然后在META-INF/spring.factories 文件配置那两个类


org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
org.admin.starter.test.listener.StarterApplicationContextInitializer
 
org.springframework.context.ApplicationListener=\
 org.admin.starter.test.listener.StarterApplicationListener

然后我们继续debug，因为我们之前时到getSpringFactoriesInstances()方法加载ApplicationInitializer和ApplicationListener的实例（很明显通过类对象反射得到我们的类信息）

这里再提一下反射真的重要，结合JVM来思考，简而言之这里就是通过类加载器加载字节码文件产生类对象，我们类对象中含有instanceKlass的地址（Class对象也就是我们常说的mirror，暴露给我，的Java层，也就是开发者，可以通过反射得到），了解JVM就知道每一个Java类都会创建一个C++实例，也就是Klass实例（里面有instanceKlass专门描述Java的）->存储了Java类中描述的方法字段等等，我们的Class对象与方法区中的klass互指，所以可以得到方法区中的类信息

然后之前人们所说的new一个对象得到信息，那是因为对象头里面含有klassword，这个指针指向了方法区的Klass从而得到类信息

(30条消息) 【JVM】底层实现（一）：浅谈 OOP-Klass 对象模型_A minor的博客-CSDN博客

再回到我们的getSpringFactoriesInstances()方法


private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type) {
    	//返回指定类型(ApplicationListener)的实例
		return getSpringFactoriesInstances(type, new Class<?>[] {});
	}
 
//真正执行的方法
private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
    	//得到类加载器
		ClassLoader classLoader = getClassLoader();
		// 得到对应的bean的名字
		Set<String> names = new LinkedHashSet<>(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
    	//利用反射生成实例化对象
		List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);
		AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
    	//添加到启动的listeners中
		return instances;
	}

上面就是SpringApplication初始化的代码，new SpringApplication()没做啥事情，利用SPI机制主要加载了META-INF/spring.factories 下面定义的事件监听器接口实现类

运行run()方法

1.StopWatch：创建一个Stopwatch实例，方便记录时间以及任务名字

2.然后start（）记录启动时间

3.让应用进入headless模式：缺少显示设备的情况

4.获取所有 RunListener（运行监听器）【为了方便所有Listener进行事件感知】，然后遍历它们执行 starting() 方法

然后我们进入getRunListener()方法看看

发现是不是调用getSpringFactoriesInstances()方法在Spring.factories寻找事件监听器


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

5.然后就是准备环境prepareEnvironment()

6.然后就是printBanner（）打印我们的一个图标

7.this.createApplicationContext()根据项目类型创建我们的IOC容器，里面会注入几个核心组件类

8.然后就是refreshContext()刷新我们的容器


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


protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
		Assert.isInstanceOf(AbstractApplicationContext.class, applicationContext);
        //看看refresh()方法去
		((AbstractApplicationContext) applicationContext).refresh();
	}

其实也就是Spring容器的启动代码


@Override
	public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
		synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
			// Prepare this context for refreshing.
			prepareRefresh();
 
			// Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
			ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
 
			// Prepare the bean factory for use in this context.
			prepareBeanFactory(beanFactory);
 
			try {
				// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
				postProcessBeanFactory(beanFactory);
 
				// Invoke factory processors registered as beans in the context.
				invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
 
				// Register bean processors that intercept bean creation.
				registerBeanPostProcessors(beanFactory);
 
				// Initialize message source for this context.
				initMessageSource();
 
				// Initialize event multicaster for this context.
				initApplicationEventMulticaster();
 
				// Initialize other special beans in specific context subclasses.
				onRefresh();
 
				// Check for listener beans and register them.
				registerListeners();
 
				// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
				finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
 
				// Last step: publish corresponding event.
				finishRefresh();
			}
 
			catch (BeansException ex) {
				if (logger.isWarnEnabled()) {
					logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
							"cancelling refresh attempt: " + ex);
				}
 
				// Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
				destroyBeans();
 
				// Reset 'active' flag.
				cancelRefresh(ex);
 
				// Propagate exception to caller.
				throw ex;
			}
 
			finally {
				// Reset common introspection caches in Spring's core, since we
				// might not ever need metadata for singleton beans anymore...
				resetCommonCaches();
			}
		}
	}

refresh()这里面调用了onRefresh()方法，进入一看发现调用了createWebServer()方法


protected void onRefresh() {
		super.onRefresh();
		try {
            //看到内置容器的影子了，进去看看
			createWebServer();
		}
		catch (Throwable ex) {
			throw new ApplicationContextException("Unable to start web server", ex);
		}
	}

createWebServer（）中的getWebServerFactory()方法选择出了哪种web容器也就是tomcat


private void createWebServer() {
		WebServer webServer = this.webServer;
		ServletContext servletContext = getServletContext();
		if (webServer == null && servletContext == null) {
            //1、这个获取webServerFactory还是要进去看看
			ServletWebServerFactory factory = getWebServerFactory();
			this.webServer = factory.getWebServer(getSelfInitializer());
		}
		else if (servletContext != null) {
			try {
				getSelfInitializer().onStartup(servletContext);
			}
			catch (ServletException ex) {
				throw new ApplicationContextException("Cannot initialize servlet context",
						ex);
			}
		}
		initPropertySources();
	}


protected ServletWebServerFactory getWebServerFactory() {
		// Use bean names so that we don't consider the hierarchy
		String[] beanNames = getBeanFactory()
				.getBeanNamesForType(ServletWebServerFactory.class);
		if (beanNames.length == 0) {
			throw new ApplicationContextException(
					"Unable to start ServletWebServerApplicationContext due to missing "
							+ "ServletWebServerFactory bean.");
		}
		if (beanNames.length > 1) {
			throw new ApplicationContextException(
					"Unable to start ServletWebServerApplicationContext due to multiple "
							+ "ServletWebServerFactory beans : "
							+ StringUtils.arrayToCommaDelimitedString(beanNames));
		}
		return getBeanFactory().getBean(beanNames[0], ServletWebServerFactory.class);
	}


public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {
        //tomcat这位大哥出现了
		Tomcat tomcat = new Tomcat();
		File baseDir = (this.baseDirectory != null ? this.baseDirectory
				: createTempDir("tomcat"));
		tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());
		Connector connector = new Connector(this.protocol);
		tomcat.getService().addConnector(connector);
		customizeConnector(connector);
		tomcat.setConnector(connector);
		tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
		configureEngine(tomcat.getEngine());
		for (Connector additionalConnector : this.additionalTomcatConnectors) {
			tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);
		}
		prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);
		return getTomcatWebServer(tomcat);
	}

所以说内置的Servlet容器就是在onRefresh()方法中启动的，至此一个servlet容器就启动ok

9.然后就是stopWatch.stop()获取运行的时间

在这里插入图片描述

10.listeners.started(context)：监听器调用，监听容器


void started(ConfigurableApplicationContext context) {
        Iterator var2 = this.listeners.iterator();
 
        while(var2.hasNext()) {
            SpringApplicationRunListener listener = (SpringApplicationRunListener)var2.next();
            listener.started(context);
        }
 
    }


default void started(ConfigurableApplicationContext context) {
    }


 public void started(ConfigurableApplicationContext context) {
        context.publishEvent(new ApplicationStartedEvent(this.application, this.args, context));
    }

然后我们跟进一下publishEvent()方法


public interface ApplicationEventPublisher {
    default void publishEvent(ApplicationEvent event) {
        this.publishEvent((Object)event);
    }
 
    void publishEvent(Object var1);
}


 protected void publishEvent(Object event, @Nullable ResolvableType eventType) {
        Assert.notNull(event, "Event must not be null");
        Object applicationEvent;
        if (event instanceof ApplicationEvent) {
            applicationEvent = (ApplicationEvent)event;
        } else {
            applicationEvent = new PayloadApplicationEvent(this, event);
            if (eventType == null) {
                eventType = ((PayloadApplicationEvent)applicationEvent).getResolvableType();
            }
        }

这里介绍一下ApplicationEventPublisher

(31条消息) ApplicationEventPublisher的使用学习_谦虚使人发胖的博客-CSDN博客_applicationeventpublisher

1.ApplicationEventPublisherAware
　　ApplicationEventPublisherAware 是由 Spring 提供的用于为 Service 注入 ApplicationEventPublisher 事件发布器的接口，使用这个接口，我们自己的 Service 就拥有了发布事件的能力。
　　用户注册后，不再是显示地调用其他的业务 Service，而是发布一个用户注册事件。
2.ApplicationListener
　　ApplicationListener接口是由 Spring 提供的事件订阅者必须实现的接口，我们一般把该 Service 关心的事件类型作为泛型传入。处理事件，通过 event.getSource() 即可拿到事件的具体内容

3.ApplicationEventPublisher

(31条消息) 观察者模式Spring之publishEvent事件处理_懒虫虫~的博客-CSDN博客_publishevent
　　ApplicationEventPublisher是ApplicationContext的父接口之一。这接口的作用是：Interface that encapsulates event publication functionality.
　　功能就是发布事件，也就是把某个事件告诉的所有与这个事件相关的监听
在这里插入图片描述

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