SpringBoot启动原理精简版

https://www.cnblogs.com/theRhyme/p/how-does-springboot-start.html

Spring Boot、Spring MVC 和 Spring 有什么区别？

分别描述各自的特征：

Spring 框架就像一个家族，有众多衍生产品例如 boot、security、jpa等等；但他们的基础都是Spring 的ioc和 aop，ioc 提供了依赖注入的容器， aop解决了面向切面编程，然后在此两者的基础上实现了其他延伸产品的高级功能。

Spring MVC提供了一种轻度耦合的方式来开发web应用；它是Spring的一个模块，是一个web框架；通过DispatcherServlet, ModelAndView 和 View Resolver，开发web应用变得很容易；解决的问题领域是网站应用程序或者服务开发——URL路由、Session、模板引擎、静态Web资源等等。

Spring Boot实现了auto-configuration自动配置（另外三大神器actuator监控，cli命令行接口，starter依赖），降低了项目搭建的复杂度。它主要是为了解决使用Spring框架需要进行大量的配置太麻烦的问题，所以它并不是用来替代Spring的解决方案，而是和Spring框架紧密结合用于提升Spring开发者体验的工具；同时它集成了大量常用的第三方库配置(例如Jackson, JDBC, Mongo, Redis, Mail等等)，Spring Boot应用中这些第三方库几乎可以零配置的开箱即用(out-of-the-box)。

所以，用最简练的语言概括就是:

Spring 是一个“引擎”;

Spring MVC 是基于Spring的一个 MVC 框架;

Spring Boot 是基于Spring4的条件注册的一套快速开发整合包。

一 springboot启动原理及相关流程概览

　　springboot是基于spring的新型的轻量级框架，最厉害的地方当属***自动配置。***那我们就可以根据启动流程和相关原理来看看，如何实现传奇的自动配置。

二 springboot的启动类入口

用过springboot的技术人员很显而易见的两者之间的差别就是视觉上很直观的：springboot有自己独立的启动类（独立程序）

    @SpringBootApplication
    public class Application {
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(Application.class, args);
        }
    }

从上面代码可以看出，Annotation定义（@SpringBootApplication）和类定义（SpringApplication.run）最为耀眼，所以要揭开SpringBoot的神秘面纱，我们要从这两位开始就可以了。

三单单是SpringBootApplication接口用到了这些注解

    @Target(ElementType.TYPE) // 注解的适用范围，其中TYPE用于描述类、接口（包括包注解类型）或enum声明
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) // 注解的生命周期，保留到class文件中（三个生命周期）
    @Documented // 表明这个注解应该被javadoc记录
    @Inherited // 子类可以继承该注解
    @SpringBootConfiguration // 继承了Configuration，表示当前是注解类
    @EnableAutoConfiguration // 开启springboot的注解功能，springboot的四大神器之一，其借助@import的帮助
    @ComponentScan(excludeFilters = { // 扫描路径设置
    @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
    @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
    public @interface SpringBootApplication {
    ...
    }

在其中比较重要的有三个注解，分别是：

　　1）@SpringBootConfiguration // 继承了Configuration，表示当前是注解类

　　2）@EnableAutoConfiguration // 开启springboot的注解功能，springboot的四大神器之一，其借助@import的帮助

　　3）@ComponentScan(excludeFilters = { // 扫描路径设置（具体使用待确认）

　　接下来对三个注解一一详解，增加对springbootApplication的理解：

　　1）@Configuration注解

　　按照原来xml配置文件的形式，在springboot中我们大多用配置类来解决配置问题

　　　配置bean方式的不同：　

　　　　a）xml配置文件的形式配置bean

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd"
    default-lazy-init="true">
    <!--bean定义-->
    </beans>

　　b）java configuration的配置形式配置bean

    @Configuration
    public class MockConfiguration{
        //bean定义
    }

　　注入bean方式的不同：

　　　　a）xml配置文件的形式注入bean

    <bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
    ...
    </bean>

　　b）java configuration的配置形式注入bean

    @Configuration
    public class MockConfiguration{
        @Bean
        public MockService mockService(){
            return new MockServiceImpl();
        }
    }

任何一个标注了@Bean的方法，其返回值将作为一个bean定义注册到Spring的IoC容器，方法名将默认成该bean定义的id。

　　表达 bean之间依赖关系 的不同：

　　　　a）xml配置文件的形式表达依赖关系

    <bean id="mockService" class="..MockServiceImpl">
    　　<propery name ="dependencyService" ref="dependencyService" />
    </bean>
    <bean id="dependencyService" class="DependencyServiceImpl"></bean>

　　　　b）java configuration配置的形式表达 依赖关系（重点）

**　　　　如果一个bean A的定义依赖其他bean B,则直接调用对应的JavaConfig类中依赖bean B的创建方法就可以了。**

    @Configuration
    public class MockConfiguration{
    　　@Bean
    　　public MockService mockService(){
        　　return new MockServiceImpl(dependencyService());
    　　}
    　　@Bean
    　　public DependencyService dependencyService(){
        　　return new DependencyServiceImpl();
    　　}
    }

　　2） @ComponentScan注解

　　作用：a）对应xml配置中的元素；

　　　　　b） **（重点）**ComponentScan的功能其实就是自动扫描并加载符合条件的组件（比如@Component和@Repository等）或者bean定义;

　　　　　c) 将这些bean定义加载到 IoC 容器中.

　　我们可以通过basePackages等属性来 细粒度 的定制@ComponentScan自动扫描的范围，如果不指定，则默认 Spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。

　　注：所以SpringBoot的启动类最好是放在root``package``下，因为默认不指定basePackages

3) @EnableAutoConfiguration

　　　　此注解顾名思义是可以自动配置，所以应该是springboot中最为重要的注解。

　　　　在spring框架中就提供了各种以@Enable开头的注解，例如： @EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等； @EnableAutoConfiguration的理念和做事方式其实一脉相承简单概括一下就是，借助@Import的支持，收集和注册特定场景相关的bean定义。　　

- 　　@EnableScheduling是通过@Import将Spring调度框架相关的bean定义都加载到IoC容器【定时任务、时间调度任务】
- 　　@EnableMBeanExport是通过@Import将JMX相关的bean定义加载到IoC容器【监控JVM运行时状态】

　　　　 @EnableAutoConfiguration也是借助@Import的帮助，将所有符合自动配置条件的bean定义加载到IoC容器。

　　　　@EnableAutoConfiguration作为一个复合Annotation,其自身定义关键信息如下：

    @SuppressWarnings("deprecation")
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Inherited
    @AutoConfigurationPackage【重点注解】
    @Import(AutoConfigurationImportSelector.class)【重点注解】
    public @interface EnableAutoConfiguration {
    ...
    }

其中最重要的两个注解已经标注：1、@AutoConfigurationPackage【重点注解】2、@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)【重点注解】

　当然还有其中比较重要的一个类就是：AutoConfigurationImportSelector.class

AutoConfigurationPackage注解：

    @Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Inherited
    @Import(AutoConfigurationPackages.Registrar.class)
    public @interface AutoConfigurationPackage {
    
    }

通过@Import(AutoConfigurationPackages. Registrar .class)

    static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {
    
    		@Override
    		public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata,
    				BeanDefinitionRegistry registry) {
    			register(registry, new PackageImport(metadata).getPackageName());
    		}
    
    		……
    
    	}

注册org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationPackages 的BeanDefinition 。

Import(AutoConfigurationImportSelector.class)注解

（重点）可以从图中看出 AutoConfigurationImportSelector 实现 了 DeferredImportSelector 从 ImportSelector继承的方法：selectImports。

    @Override
    	public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
    		if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
    			return NO_IMPORTS;
    		}
    		AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
    				.loadMetadata(this.beanClassLoader);
    		AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
    		List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,
    				attributes);
    		configurations = removeDuplicates(configurations);
    		Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
    		checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
    		configurations.removeAll(exclusions);
    		configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
    		fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
    		return StringUtils.toStringArray(configurations);
    	}

第9行List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,attributes);其实是去加载各个组件jar下的 public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";外部文件。

该方法在springboot启动流程——bean实例化前被执行，返回要实例化的类信息列表；

如果获取到类信息，spring可以通过类加载器将类加载到jvm中，现在我们已经通过spring-boot的starter依赖方式依赖了我们需要的组件，那么这些组件的类信息在select方法中就可以被获取到。

    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;
     }

其返回一个自动配置类的类名列表，方法调用了loadFactoryNames方法，查看该方法

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

自动配置器会跟根据传入的factoryClass.getName()到项目系统路径下所有的spring.factories文件中找到相应的key，从而加载里面的类。

这个外部文件，有很多自动配置的类。如下：

**（重点）**其中，最关键的要属@Import(AutoConfigurationImportSelector.class)，借助AutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件(spring.factories)的 bean定义 （如Java Config@Configuration配置）都加载到当前SpringBoot创建并使用的IoC容器。

SpringFactoriesLoader详解

借助于Spring框架原有的一个工具类：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration可以智能的自动配置功效才得以大功告成！

SpringFactoriesLoader属于Spring框架私有的一种扩展方案，其主要功能就是从 指定的配置文件META-INF/spring.factories 加载配置,加载工厂类。

SpringFactoriesLoader为Spring工厂加载器，该对象提供了loadFactoryNames方法，入参为factoryClass和classLoader即需要传入工厂类名称和对应的类加载器，方法会根据指定的classLoader，加载该类加器搜索路径下的指定文件，即spring.factories文件；

传入的工厂类为接口，而文件中对应的类则是接口的实现类，或最终作为实现类。

    public abstract class SpringFactoriesLoader {
    //...
    　　public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
    　　　　...
    　　}
      
      
    　　public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
    　　　　....
    　　}
    }

配合@EnableAutoConfiguration使用的话，它更多是提供一种配置查找的功能支持，即根据@EnableAutoConfiguration的完整类名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作为查找的Key,获取对应的一组@Configuration类　　

上图就是从SpringBoot的autoconfigure依赖包中的META-INF/spring.factories配置文件中摘录的一段内容，可以很好地说明问题。

（重点）所以，@EnableAutoConfiguration自动配置的魔法其实就变成了：

从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件，并将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration对应的 配置项 通过 反射（Java Refletion） 实例化为对应的标注了 @Configuration 的JavaConfig形式的IoC容器配置类，然后汇总为一个并加载到IoC容器。

四 springboot启动流程概览图

五深入探索SpringApplication执行流程

    public class EventPublishingRunListener implements SpringApplicationRunListener, Ordered

SpringApplicationRunListener接口的唯一实现是EventPublishingRunListener；

实现了方法，下面是部分方法源码：

    public class EventPublishingRunListener implements SpringApplicationRunListener, Ordered {
    
     private final SpringApplication application;
    
     private final String[] args;
    
     private final SimpleApplicationEventMulticaster initialMulticaster;
    
     public EventPublishingRunListener(SpringApplication application, String[] args) {
      this.application = application;
      this.args = args;
      this.initialMulticaster = new SimpleApplicationEventMulticaster();
      for (ApplicationListener<?> listener : application.getListeners()) {
       this.initialMulticaster.addApplicationListener(listener);
      }
     }
    
     @Override
     public int getOrder() {
      return 0;
     }
    
        // SpringBoot启动事件
     @Override
     public void starting() {
      this.initialMulticaster.multicastEvent(new ApplicationStartingEvent(this.application, this.args));
     }
    
        // 创建和配置环境
     @Override
     public void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment) {
      this.initialMulticaster
        .multicastEvent(new ApplicationEnvironmentPreparedEvent(this.application, this.args, environment));
     }
    
        // 准备ApplicationContext
     @Override
     public void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context) {
      this.initialMulticaster
        .multicastEvent(new ApplicationContextInitializedEvent(this.application, this.args, context));
     }
    
        // 发布ApplicationContext已经refresh事件，标志着ApplicationContext初始化完成
     @Override
     public void contextLoaded(ConfigurableApplicationContext context) {
      for (ApplicationListener<?> listener : this.application.getListeners()) {
       if (listener instanceof ApplicationContextAware) {
        ((ApplicationContextAware) listener).setApplicationContext(context);
       }
       context.addApplicationListener(listener);
      }
      this.initialMulticaster.multicastEvent(new ApplicationPreparedEvent(this.application, this.args, context));
     }
    
        // SpringBoot已启动事件
     @Override
     public void started(ConfigurableApplicationContext context) {
      context.publishEvent(new ApplicationStartedEvent(this.application, this.args, context));
      AvailabilityChangeEvent.publish(context, LivenessState.CORRECT);
     }
    
        // "SpringBoot现在可以处理接受的请求"事件
     @Override
     public void running(ConfigurableApplicationContext context) {
      context.publishEvent(new ApplicationReadyEvent(this.application, this.args, context));
      AvailabilityChangeEvent.publish(context, ReadinessState.ACCEPTING_TRAFFIC);
     }
    
     @Override
     public void failed(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception) {
      ApplicationFailedEvent event = new ApplicationFailedEvent(this.application, this.args, context, exception);
      if (context != null && context.isActive()) {
       // Listeners have been registered to the application context so we should
       // use it at this point if we can
       context.publishEvent(event);
      }
      else {
       // An inactive context may not have a multicaster so we use our multicaster to
       // call all of the context's listeners instead
       if (context instanceof AbstractApplicationContext) {
        for (ApplicationListener<?> listener : ((AbstractApplicationContext) context)
          .getApplicationListeners()) {
         this.initialMulticaster.addApplicationListener(listener);
        }
       }
       this.initialMulticaster.setErrorHandler(new LoggingErrorHandler());
       this.initialMulticaster.multicastEvent(event);
      }
     }
    
     private static class LoggingErrorHandler implements ErrorHandler {
    
      private static final Log logger = LogFactory.getLog(EventPublishingRunListener.class);
    
      @Override
      public void handleError(Throwable throwable) {
       logger.warn("Error calling ApplicationEventListener", throwable);
      }
    
     }
    
    }

简单了解下Bean的生命周期

一个Bean的构造函数初始化时是最先执行的，这个时候，bean属性还没有被注入；

@PostConstruct注解的方法优先于InitializingBean的afterPropertiesSet执行，这时Bean的属性竟然被注入了；

spring很多组件的初始化都放在afterPropertiesSet做,想和spring一起启动，可以放在这里启动;

spring为bean提供了两种初始化bean的方式，实现InitializingBean接口，实现afterPropertiesSet方法，或者在配置文件中同过init-method指定，两种方式可以同时使用；

实现InitializingBean接口是直接调用afterPropertiesSet方法，比通过反射调用init-method指定的方法效率相对来说要高点；但是init-method方式消除了对spring的依赖；

如果调用afterPropertiesSet方法时出错，则不调用init-method指定的方法。

Bean在实例化的过程中：

Constructor > @PostConstruct > InitializingBean > init-method

BeanFactory 和ApplicationContext的区别

BeanFactory和ApplicationContext都是接口，并且ApplicationContext间接继承了BeanFactory。

BeanFactory是Spring中最底层的接口，提供了最简单的容器的功能，只提供了实例化对象和获取对象的功能，而ApplicationContext是Spring的一个更高级的容器，提供了更多的有用的功能。

ApplicationContext提供的额外的功能：获取Bean的详细信息(如定义、类型)、国际化的功能、统一加载资源的功能、强大的事件机制、对Web应用的支持等等。

加载方式的区别：BeanFactory采用的是 延迟加载的 形式来注入Bean；ApplicationContext则相反的，它是在Ioc启动时就一次性创建 所有的Bean, 好处是可以马上发现Spring配置文件中的错误，坏处是造成浪费。

    public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory,
    		MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver

SpringMVC 处理请求的流程

1、用户发送请求至前端控制器DispatcherServlet

2、DispatcherServlet收到请求调用HandlerMapping处理器映射器。

3、处理器映射器根据请求url找到具体的处理器，生成处理器对象Handler及处理器拦截器(如果有则生成)一并返回给DispatcherServlet。

4、DispatcherServlet通过HandlerAdapter（让Handler实现更加灵活）处理器适配器调用处理器

5、执行处理器(Controller，也叫后端控制器)。

6、Controller执行完成返回ModelAndView（连接业务逻辑层和展示层的桥梁，持有一个ModelMap对象和一个View对象）。

7、HandlerAdapter将controller执行结果ModelAndView返回给DispatcherServlet

8、DispatcherServlet将ModelAndView传给ViewReslover视图解析器

9、ViewReslover解析后返回具体View

10、DispatcherServlet对View进行渲染视图（将ModelMap模型数据填充至视图中）。

11、DispatcherServlet响应用户

BEANFACTORY和FACTORYBEAN的区别与联系

两者都是接口；
BeanFactory主要是用来创建Bean和获得Bean的；
FactoryBean跟普通Bean不同，其返回的对象不是指定类的一个实例，而是该FactoryBean的getObject方法所返回的对象；
通过BeanFactory和beanName获取bean时，如果beanName不加&则获取到对应bean的实例；如果beanName加上&，则获取到FactoryBean本身的实例
FactoryBean 通常是用来创建 比较复杂的bean (如创建mybatis的SqlSessionFactory很复杂) ，一般的bean 直接用xml配置即可，但如果创建一个bean的创建过程中涉及到很多 其他的bean 和复杂的逻辑，用xml配置比较困难，这时可以考虑用FactoryBean。