三分钟了解Spring Boot 的启动流程

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文章目录

0.前言

背景：最近有位开发同学说面试被问到Spring Boot 的启动流程，以及被问到Spring Boot 的嵌入式Web容器是什么时候加载的。如何加载的。是怎么无缝切换的。这些问题，其实回答起来也是比较复杂的。我们今天就从

SpringApplication.run(EasyPaasAdminApplication.class, args);

入口，逐渐向下看下执行流程。来试着回答一下前面这两个问题。后面关于SpringBoot 的web容器可以无缝随意切换为

jetty

,

undertow.

.这个问题的回答涉及到Spring Boot是如何设计WebServer的。我们后续专门讲解一下。

1. 执行逻辑梳理

一般我们SpringBoot 应用的启动入口都是如下这种固定的写法，

也可以是这样

publicstaticvoidmain(String[] args){SpringApplication application =newSpringApplication(MyApplication.class);// ... customize application settings here
   application.run(args)}

但总之，都是使用SpringApplication 调用静态方法
此方法的注释

Static helper that can be used to run a SpringApplication from the specified source using default settings.

publicstaticConfigurableApplicationContextrun(Class<?> primarySource,String... args){returnrun(newClass<?>[]{ primarySource }, args);}

跟过来就到这，可以看到注释

运行Spring应用程序，创建并刷新一个新的ApplicationContext

。

跟代码到这儿其实我们对于SpringBoot 的基本启动流程已经知道了。但是要解答什么时候启动的Tomcat 还需要继续分析。

到这儿我们就可以继续下去，发现Spring Boot 启动WebServer。此处的WebServer我就不展开了，可以点击去就三个方法start ，stop，getPort。可以看出来Spring 在设计接口的时候还是很严谨和精简。我们的核心脉络是梳理SpringBoot 启动过程，并且回答Tomcat 是如何被启动的。

我们可以看到WebServer 的实现目前内置的有5种。其实Spring Boot 还有一个特性叫做 自动装配。
这就是为什么5个实现，我们最后启动的是Tomcat。此处也不做展开。后面我专门搞一个解析SpringBoot 自动装配的文章。

我们看一下内部start 的TomcatWebServer的内部实现。了解过Tomcat 源码的同学看到这儿就基本明白了。

好源码跟进过程我们到此结束，我们整理和总结一下。
通过扫一遍源码我们大概可以总结出来如下三个阶段

准备阶段、应用上下文创建阶段、刷新上下文阶段

。

1. 准备阶段： Spring Boot 会加载应用程序的初始设置，并创建 Spring Boot 上下文。这个阶段的核心源码是 SpringApplication 类的 run() 方法，它会调用 Spring Boot 的各个初始化器进行初始化和准备工作。

2. 应用上下文创建阶段 : Spring Boot 会创建应用程序的上下文，包括各种配置信息、Bean 的加载和初始化等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 自动配置机制，通过扫描 classpath 中的配置文件，自动加载和配置各种组件和 Bean。

3. 刷新上下文阶段： Spring Boot 会执行各种启动任务，包括创建 Web 服务器、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 的刷新机制，它会调用各种初始化器和监听器，执行各种启动任务。

其中启动Tomcat 就是在这个环节进行

。

2. 核心源码解析

既然上面我们已经基本上总结除了，Spring Boot的启动脉络。也梳理出了一些核心源码。那么我们对启动过程的核心源码解析一下。

2.1. 准备阶段

在准备阶段中，Spring Boot 会加载应用程序的初始设置，并创建 Spring Boot 上下文。这个阶段的核心源码是 SpringApplication 类的 run() 方法，它会调用 Spring Boot 的各个初始化器进行初始化和准备工作。

publicConfigurableApplicationContextrun(String... args){// 启动计时器StopWatch stopWatch =newStopWatch();
        stopWatch.start();// 定义应用程序上下文和异常报告器列表ConfigurableApplicationContext context =null;Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters =newArrayList<>();// 配置 Headless 属性configureHeadlessProperty();// 获取 Spring Boot 启动监听器SpringApplicationRunListeners listeners =getRunListeners(args);// 执行启动监听器的 starting 方法
        listeners.starting();try{// 解析命令行参数ApplicationArguments applicationArguments =newDefaultApplicationArguments(args);// 准备应用程序环境ConfigurableEnvironment environment =prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);// 配置忽略 BeanInfoconfigureIgnoreBeanInfo(environment);// 打印 BannerBanner printedBanner =printBanner(environment);// 创建应用程序上下文
            context =createApplicationContext();// 获取异常报告器,关于异常报告，我下次专门讲一下SpringBoot 的异常收集器。
            exceptionReporters =getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,newClass[]{ConfigurableApplicationContext.class}, context);// 准备应用程序上下文prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);// 刷新应用程序上下文refreshContext(context);// 刷新后操作afterRefresh(context, applicationArguments);// 停止计时器
            stopWatch.stop();// 记录启动日志if(this.logStartupInfo){newStartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);}// 执行启动监听器的 started 方法
            listeners.started(context);// 执行 RunnercallRunners(context, applicationArguments);}catch(Throwable ex){// 处理启动失败handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);thrownewIllegalStateException(ex);}try{// 执行启动监听器的 running 方法
            listeners.running(context);}catch(Throwable ex){// 处理启动失败handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters,null);thrownewIllegalStateException(ex);}// 返回应用程序上下文return context;}

在 run() 方法中，Spring Boot 首先会创建一个 StopWatch 对象，用于记录整个启动过程的耗时。然后，Spring Boot 会调用 getRunListeners(args) 方法获取 Spring Boot 的各个启动监听器，并调用
starting() 方法通知这些监听器启动过程已经开始。 接着调用 prepareEnvironment(listeners, applicationArguments) 方法创建应用程序的环境变量。这个方法会根据用户的配置和默认设置创建一个 ConfigurableEnvironment对象，并将其传给后面的 createApplicationContext() 方法。printBanner(environment) 方法打印启动界面的 Banner，调用 refreshContext(context)方法刷新上下文。这个方法会启动上下文，执行各种启动任务，包括创建 Web 服务器、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。具体的启动任务会在刷新上下文阶段中进行。

2.2. 应用上下文创建阶段

在应用上下文创建阶段中，Spring Boot 会创建应用程序的上下文，包括各种配置信息、Bean 的加载和初始化等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 自动配置机制，通过扫描 classpath 中的配置文件，自动加载和配置各种组件和 Bean。

protectedConfigurableApplicationContextcreateApplicationContext(){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){thrownewIllegalStateException("Unable to create a default ApplicationContext, "+"please specify an ApplicationContextClass", ex);}}return(ConfigurableApplicationContext)BeanUtils.instantiateClass(contextClass);}

在 createApplicationContext() 方法中，Spring Boot 首先会判断应用程序的类型，如果是 Web 应用程序，则会创建一个 WebApplicationContext；否则，会创建一个普通的 ApplicationContext。调用 BeanUtils.instantiateClass(contextClass) 方法创建应用程序的上下文。这个方法会根据上面的逻辑创建一个相应的 ApplicationContext。调用 load() 方法加载应用程序的配置。

关于加载应用配置，可以参阅我之前写一篇文章

《三分钟了解SpringBoot配置优先级底层源码解析》。这个方法会扫描 classpath 中的各种配置文件，例如 application.properties、application.yml、META-INF/spring.factories 等，自动配置各种组件和 Bean。调用 postProcessApplicationContext() 方法对应用程序的上下文进行后处理。这个方法会调用各种初始化器和监听器，执行各种初始化任务。

2.3. 刷新上下文阶段

在刷新上下文阶段中，Spring Boot 会执行各种启动任务，包括创建 Web 服务器（

刚才我们跟源码的时候也看到了，如上我的截图

）、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。这个阶段的核心源码是 Spring Boot 的刷新机制，它会调用各种初始化器和监听器，执行各种启动任务。

protectedvoidrefreshContext(ConfigurableApplicationContext applicationContext){refresh(applicationContext);if(this.registerShutdownHook){try{
            applicationContext.registerShutdownHook();}catch(AccessControlException ex){// Not allowed in some environments.}}}

在 refreshContext() 方法中调用 refresh(applicationContext) 方法刷新上下文。这个方法是 ApplicationContext 接口的核心方法，会启动上下文，执行各种启动任务。调用 registerShutdownHook() 方法注册应用程序的关闭钩子。这个方法会在应用程序关闭时自动执行，清理资源、关闭线程等,所以我们利用此特性在服务关闭的时候清理一些资源。并向外部发送告警通知。
在 refresh(applicationContext) 方法中，Spring Boot 会执行上下文的各种启动任务，包括创建 Web 服务器、加载应用程序的配置、初始化各种组件等。具体的启动任务会调用各种初始化器和监听器，例如：

for(ApplicationContextInitializer<?> initializer :getInitializers()){
    initializer.initialize(applicationContext);}

另外，Spring Boot 还会调用各种监听器，我们不做赘述，例如：

for(ApplicationListener<?> listener :getApplicationListeners()){if(listener instanceofSmartApplicationListener){SmartApplicationListener smartListener =(SmartApplicationListener) listener;if(smartListener.supportsEventType(eventType)&& smartListener.supportsSourceType(sourceType)){invokeListener(smartListener, event);}}elseif(supportsEvent(listener, eventType)){invokeListener(listener, event);}}

基本上就是这些了。
关于SpringApplication的官方文档讲的比较简单，大家可供参考。地址如下：

https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/features.html#features.spring-application

👏好了，本次的分享就到这儿，我是冰点，下次见。如果我的文章对你有所收获，可以给个赞。如果有疑问可以在评论区留言。