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SpringBoot中啟動(dòng)原理是什么

這期內(nèi)容當(dāng)中小編將會(huì)給大家?guī)碛嘘P(guān)SpringBoot中啟動(dòng)原理是什么，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

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一、先看一下@SpringBoot注解：

@Target({ElementType.TYPE})  //定義其使用時(shí)機(jī)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) //編譯程序?qū)nnotation儲(chǔ)存于class檔中，可由VM使用反射機(jī)制的代碼所讀取和使用。
@Documented //這個(gè)注解應(yīng)該被 javadoc工具記錄
@Inherited //被注解的類會(huì)自動(dòng)繼承. 更具體地說,如果定義注解時(shí)使用了 @Inherited 標(biāo)記,然后用定義的注解來標(biāo)注另一個(gè)父類, 父類又有一個(gè)子類(subclass),則父類的所有屬性將被繼承到它的子類中.
@SpringBootConfiguration //@SpringBootConfiguration就相當(dāng)于@Configuration。JavaConfig配置形式
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(
  excludeFilters = {@Filter(
  type = FilterType.CUSTOM,
  classes = {TypeExcludeFilter.class}
), @Filter(
  type = FilterType.CUSTOM,
  classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class}
)} //自動(dòng)掃描并加載符合條件的組件。以通過basePackages等屬性來細(xì)粒度的定制@ComponentScan自動(dòng)掃描的范圍，如果不指定，則默認(rèn)Spring框架實(shí)現(xiàn)會(huì)從聲明@ComponentScan所在類的package進(jìn)行掃描。
注：所以SpringBoot的啟動(dòng)類最好是放在root package下，因?yàn)槟J(rèn)不指定basePackages。
)
public @interface SpringBootApplication {
  @AliasFor(
    annotation = EnableAutoConfiguration.class
  )
  Class<?>[] exclude() default {};

  @AliasFor(
    annotation = EnableAutoConfiguration.class
  )
  String[] excludeName() default {};

  @AliasFor(
    annotation = ComponentScan.class,
    attribute = "basePackages"
  )
  String[] scanBasePackages() default {};

  @AliasFor(
    annotation = ComponentScan.class,
    attribute = "basePackageClasses"
  )
  Class<?>[] scanBasePackageClasses() default {};
}

所以，實(shí)際上SpringBootApplication注解相當(dāng)于三個(gè)注解的組合，@SpringBootConfiguration，@ComponentScan和@EnableAutoConfiguration。

@SpringBootConfiguration和@ComponentScan，很容易知道它的意思，一個(gè)是JavaConfig配置，一個(gè)是掃描包。關(guān)鍵在于@EnableAutoConfiguration注解。先來看一下這個(gè)注解：

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})
public @interface EnableAutoConfiguration {
  String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";

  Class<?>[] exclude() default {};

  String[] excludeName() default {};
}

Springboot應(yīng)用啟動(dòng)過程中使用ConfigurationClassParser分析配置類時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)注解中存在@Import(ImportSelector)的情況，就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的ImportSelector對象， 并調(diào)用其方法 public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata), 這里 EnableAutoConfigurationImportSelector的導(dǎo)入@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class) 就屬于這種情況,所以ConfigurationClassParser會(huì)實(shí)例化一個(gè) EnableAutoConfigurationImportSelector 并調(diào)用它的 selectImports() 方法。

AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector extends ImportSelector。

下面是AutoConfigurationImportSelector的執(zhí)行過程：

public class AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector, BeanClassLoaderAware, ResourceLoaderAware, BeanFactoryAware, EnvironmentAware, Ordered {
  private static final String[] NO_IMPORTS = new String[0];
  private static final Log logger = LogFactory.getLog(AutoConfigurationImportSelector.class);
  private static final String PROPERTY_NAME_AUTOCONFIGURE_EXCLUDE = "spring.autoconfigure.exclude";
  private ConfigurableListableBeanFactory beanFactory;
  private Environment environment;
  private ClassLoader beanClassLoader;
  private ResourceLoader resourceLoader;
  public AutoConfigurationImportSelector() {
  }

  public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    if (!this.isEnabled(annotationMetadata)) {
      return NO_IMPORTS;
    } else {
      // 從配置文件中加載 AutoConfigurationMetadata
      AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader.loadMetadata(this.beanClassLoader);
      AnnotationAttributes attributes = this.getAttributes(annotationMetadata);
      // 獲取所有候選配置類EnableAutoConfiguration
      // 使用了內(nèi)部工具使用SpringFactoriesLoader，查找classpath上所有jar包中的
      // META-INF\spring.factories，找出其中key為
      // org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration 
      // 的屬性定義的工廠類名稱。
      // 雖然參數(shù)有annotationMetadata,attributes,但在 AutoConfigurationImportSelector 的
      // 實(shí)現(xiàn) getCandidateConfigurations()中，這兩個(gè)參數(shù)并未使用
      List<String> configurations = this.getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes);
      //去重
      configurations = this.removeDuplicates(configurations);
      Set<String> exclusions = this.getExclusions(annotationMetadata, attributes);
      // 應(yīng)用 exclusion 屬性
      this.checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
      configurations.removeAll(exclusions);
      // 應(yīng)用過濾器AutoConfigurationImportFilter，
      // 對于 spring boot autoconfigure，定義了一個(gè)需要被應(yīng)用的過濾器 ：
      // org.springframework.boot.autoconfigure.condition.OnClassCondition，
      // 此過濾器檢查候選配置類上的注解@ConditionalOnClass，如果要求的類在classpath
      // 中不存在，則這個(gè)候選配置類會(huì)被排除掉
      configurations = this.filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
     // 現(xiàn)在已經(jīng)找到所有需要被應(yīng)用的候選配置類
     // 廣播事件 AutoConfigurationImportEvent
      this.fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
      return StringUtils.toStringArray(configurations);
    }
  }

  protected AnnotationAttributes getAttributes(AnnotationMetadata metadata) {
    String name = this.getAnnotationClass().getName();
    AnnotationAttributes attributes = AnnotationAttributes.fromMap(metadata.getAnnotationAttributes(name, true));
    Assert.notNull(attributes, () -> {
      return "No auto-configuration attributes found. Is " + metadata.getClassName() + " annotated with " + ClassUtils.getShortName(name) + "?";
    });
    return attributes;
  }

  protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
    List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(this.getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), this.getBeanClassLoader());
    Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
    return configurations;
  }


public abstract class SpringFactoriesLoader {
  public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";
  private static final Log logger = LogFactory.getLog(SpringFactoriesLoader.class);
  private static final Map<ClassLoader, MultiValueMap<String, String>> cache = new ConcurrentReferenceHashMap();

  public SpringFactoriesLoader() {
  }
    public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
    String factoryClassName = factoryClass.getName();
    return (List)loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName, Collections.emptyList());
  }
}

  private List<String> filter(List<String> configurations, AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata) {
    long startTime = System.nanoTime();
    String[] candidates = StringUtils.toStringArray(configurations);
    // 記錄候選配置類是否需要被排除,skip為true表示需要被排除,全部初始化為false,不需要被排除
    boolean[] skip = new boolean[candidates.length];
    // 記錄候選配置類中是否有任何一個(gè)候選配置類被忽略，初始化為false
    boolean skipped = false;
    Iterator var8 = this.getAutoConfigurationImportFilters().iterator();
    // 獲取AutoConfigurationImportFilter并逐個(gè)應(yīng)用過濾
    while(var8.hasNext()) {
      AutoConfigurationImportFilter filter = (AutoConfigurationImportFilter)var8.next();
      // 對過濾器注入其需要Aware的信息
      this.invokeAwareMethods(filter);
      // 使用此過濾器檢查候選配置類跟autoConfigurationMetadata的匹配情況
      boolean[] match = filter.match(candidates, autoConfigurationMetadata);

      for(int i = 0; i < match.length; ++i) {
        if (!match[i]) {
         // 如果有某個(gè)候選配置類不符合當(dāng)前過濾器，將其標(biāo)記為需要被排除，
    // 并且將 skipped設(shè)置為true，表示發(fā)現(xiàn)了某個(gè)候選配置類需要被排除
          skip[i] = true;
          skipped = true;
        }
      }
    }

    if (!skipped) {
    // 如果所有的候選配置類都不需要被排除，則直接返回外部參數(shù)提供的候選配置類集合
      return configurations;
    } else {
    // 邏輯走到這里因?yàn)閟kipped為true，表明上面的的過濾器應(yīng)用邏輯中發(fā)現(xiàn)了某些候選配置類
    // 需要被排除，這里排除那些需要被排除的候選配置類，將那些不需要被排除的候選配置類組成
    // 一個(gè)新的集合返回給調(diào)用者
      List<String> result = new ArrayList(candidates.length);

      int numberFiltered;
      for(numberFiltered = 0; numberFiltered < candidates.length; ++numberFiltered) {
        if (!skip[numberFiltered]) {
          result.add(candidates[numberFiltered]);
        }
      }

      if (logger.isTraceEnabled()) {
        numberFiltered = configurations.size() - result.size();
        logger.trace("Filtered " + numberFiltered + " auto configuration class in " + TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - startTime) + " ms");
      }

      return new ArrayList(result);
    }
  }

  /**
   * 使用內(nèi)部工具 SpringFactoriesLoader，查找classpath上所有jar包中的
   * META-INF\spring.factories，找出其中key為
   * org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportFilter 
   * 的屬性定義的過濾器類并實(shí)例化。
   * AutoConfigurationImportFilter過濾器可以被注冊到 spring.factories用于對自動(dòng)配置類
   * 做一些限制，在這些自動(dòng)配置類的字節(jié)碼被讀取之前做快速排除處理。
   * spring boot autoconfigure 缺省注冊了一個(gè) AutoConfigurationImportFilter :
   * org.springframework.boot.autoconfigure.condition.OnClassCondition
  **/
  protected List<AutoConfigurationImportFilter> getAutoConfigurationImportFilters() {
    return SpringFactoriesLoader.loadFactories(AutoConfigurationImportFilter.class, this.beanClassLoader);
  }

二、下面看一下SpringBoot啟動(dòng)時(shí)run方法執(zhí)行過程

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
  StopWatch stopWatch = new StopWatch();
  stopWatch.start();
  ConfigurableApplicationContext context = null;
  Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();
  this.configureHeadlessProperty();
  //從類路徑下META-INF/spring.factories獲取 
  SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
  //回調(diào)所有的獲取SpringApplicationRunListener.starting()方法
  listeners.starting();
  try {
    //封裝命令行參數(shù)
    ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
          args);
    //準(zhǔn)備環(huán)境 
    ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
          applicationArguments);
    //創(chuàng)建環(huán)境完成后回調(diào) 
    SpringApplicationRunListener.environmentPrepared()；表示環(huán)境準(zhǔn)備完成
    this.configureIgnoreBeanInfo(environment);
    //打印Banner圖
    Banner printedBanner = printBanner(environment);
    //創(chuàng)建ApplicationContext,決定創(chuàng)建web的ioc還是普通的ioc 
    context = createApplicationContext();
    //異常分析報(bào)告
    exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
          SpringBootExceptionReporter.class,
          new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
    //準(zhǔn)備上下文環(huán)境，將environment保存到ioc中
    //applyInitializers()：回調(diào)之前保存的所有的ApplicationContextInitializer的initialize方法 
    //listeners.contextPrepared(context) 
    //prepareContext運(yùn)行完成以后回調(diào)所有的SpringApplicationRunListener的contextLoaded（）
    this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
          printedBanner);
    //刷新容器,ioc容器初始化（如果是web應(yīng)用還會(huì)創(chuàng)建嵌入式的Tomcat）
    //掃描，創(chuàng)建，加載所有組件的地方,（配置類，組件，自動(dòng)配置）
    this.refreshContext(context);
    this.afterRefresh(context, applicationArguments);
    stopWatch.stop();
    if (this.logStartupInfo) {
      new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
              .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
    }
    //所有的SpringApplicationRunListener回調(diào)started方法
    listeners.started(context);
    //從ioc容器中獲取所有的ApplicationRunner和CommandLineRunner進(jìn)行回調(diào)，
    //ApplicationRunner先回調(diào)，CommandLineRunner再回調(diào)
    this.callRunners(context, applicationArguments);
  }
  catch (Throwable ex) {
    this.handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
    throw new IllegalStateException(ex);
  }
  try {
    //所有的SpringApplicationRunListener回調(diào)running方法
    listeners.running(context);
  }
  catch (Throwable ex) {
    this.handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
    throw new IllegalStateException(ex);
  }
  //整個(gè)SpringBoot應(yīng)用啟動(dòng)完成以后返回啟動(dòng)的ioc容器
  return context;
}

上述就是小編為大家分享的SpringBoot中啟動(dòng)原理是什么了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進(jìn)行理解。如果想知道更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

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