SpringBoot 源码：启动过程分析

本文主要分析 SpringBoot 的启动过程。

SpringBoot的版本为：2.1.0 release，最新版本。

一.时序图

还是老套路，先把分析过程的时序图摆出来：时序图-SpringBoot2.10启动分析

二.源码分析

首先从我们的一个SpringBoot Demo开始，这里使用 [SPRING INITIALIZR](https://start.spring.io/) 网站生成的starter开始的：

@SpringBootApplication
public class SpringBootDemoApplication {
	public static void main(String[] args) {
        // 分析的入口，从 run 方法开始
		SpringApplication.run(SpringBootDemoApplication.class, args);
	}
}

经过SpringApplication多个重载的构造方法，最后到达：

    public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
        // 从 run() 传入的 resourceLoader 此处为 null
		this.resourceLoader = resourceLoader;
        // 使用断言判断 resourceLoader 不为空
		Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
        // 把 primarySources 数组转为List，最后放入 primarySources 的一个LinkedHashSet中
		this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
        // 判断应用的类型：REACTIVE NONE SERVLET
		this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
        // 实现 SpringBoot 自动装配的基础，此处Spring自己实现的SPI(从META-INF/spring.factories加载class)
        // 加载并实例化以 ApplicationContextInitializer 为key的类
		setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(
				ApplicationContextInitializer.class));
        // 加载并实例化以 ApplicationListener 为key的类
		setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
        // 获取程序当前运行堆栈，看是运行的是哪个类的 main 方法，保存到上下文中
		this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
	}

看一眼，WebApplicationType#deduceFromClasspath ，deduce意为推断，即根据classpath下的内容推断出应用的类型。实现是通过ClassUtils#isPresent来尝试加载代表不同应用类型特征的Class文件：

    static WebApplicationType deduceFromClasspath() {// 判断应用的类型
		if (ClassUtils.isPresent(WEBFLUX_INDICATOR_CLASS, null)// 加载到DispatcherHandler
				&& !ClassUtils.isPresent(WEBMVC_INDICATOR_CLASS, null)// mvc的DispatcherServlet
				&& !ClassUtils.isPresent(JERSEY_INDICATOR_CLASS, null)) {// jersey的ServletContainer
			return WebApplicationType.REACTIVE;
		}
		for (String className : SERVLET_INDICATOR_CLASSES) {// 遍历数组：Servlet和ConfigurableWebApplicationContext
			if (!ClassUtils.isPresent(className, null)) {// 没有加载到Servlet相关的class
				return WebApplicationType.NONE;
			}
		}
		return WebApplicationType.SERVLET;
	}

SpringApplication#getSpringFactoriesInstances，从类路径下 META-INF/spring.factories 下加载 SpringFactory 实例，类似的操作在 Dubbo SPI中也有：

    private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type,
			Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
        // 获取类加载器
		ClassLoader classLoader = getClassLoader();
        // 此处调用了SpringFactoriesLoader的loadFactoryNames()
		Set<String> names = new LinkedHashSet<>(
				SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
        // Use names and ensure unique to protect against duplicates
        // 实例化获取到的类
		List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes,
				classLoader, args, names);
		AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);// 排序
		return instances;// 返回实例化好的对象
	}

SpringFactoriesLoader#loadFactoryNames，加载工厂名字：

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

继续捉迷藏，到了 SpringFactoriesLoader#loadSpringFactories：下面的内容就是找到所有classpath下的 spring.factories 文件，读取里面的内容，放到缓存中，此处和Dubbo SPI中ExtensionLoader#loadDirectory几乎是一模一样，可以参考我写过的 [Dubbo源码](https://github.com/Jacktange/dubbo263/blob/aee089dc0acba38dc89b5248840a1aa5b8b4b3cd/dubbo-common/src/main/java/com/alibaba/dubbo/common/extension/ExtensionLoader.java) 里面的注释。

    private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {
        // 从缓存中获取Map，key为classLoader
		MultiValueMap<String, String> result = cache.get(classLoader);
		if (result != null) {
			return result;
		}
		try {
            // 加载资源的urls，被加载的资源为 "META-INF/spring.factories"
            //先从Resources中加载，没有加载到再从SystemResources中加载
			Enumeration<URL> urls = (classLoader != null ?
					classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :
					ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION));
			result = new LinkedMultiValueMap<>();
			while (urls.hasMoreElements()) {// 遍历加载到的 spring.factories 文件
				URL url = urls.nextElement();
				UrlResource resource = new UrlResource(url);
                // 读取文件到内存为Properties对象
				Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
				for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) {
                    // Entry的key作为工程Class的名字
					String factoryClassName = ((String) entry.getKey()).trim();
					for (String factoryName : StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue())) {
                        // 如果有多个value，都放在Map中，注意此处为 MultiValueMap ，不是普通的Map，其实现内容的value对应一个LinkedList
						result.add(factoryClassName, factoryName.trim());
					}
				}
			}
            // 最后把读取配置的结果都放入缓存中，cache对象为一个ConcurrentReferenceHashMap
			cache.put(classLoader, result);
			return result;
		}
		catch (IOException ex) {
			throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
					FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
		}
	}

我们也来看一下上面读取的文件 spring.factories 的内容，大概长这个样子：

# Initializers
org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,\
org.springframework.boot.autoconfigure.logging.ConditionEvaluationReportLoggingListener
# Application Listeners
org.springframework.context.ApplicationListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.BackgroundPreinitializer
# Auto Configuration Import Listeners
org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionEvaluationReportAutoConfigurationImportListener
......

是时候跳出来了，回到主线，返回实例化对象后，到了 SpringApplication#deduceMainApplicationClass，获取程序当前运行堆栈，看现在运行的是哪个类的 main 方法，然后保存到上下文：

    private Class<?> deduceMainApplicationClass() {
		try {
            // 拿到运行时的堆栈信息
			StackTraceElement[] stackTrace = new RuntimeException().getStackTrace();
			for (StackTraceElement stackTraceElement : stackTrace) {
                // 如果发现哪个堆栈元素里面有运行了main方法，则返回该类
				if ("main".equals(stackTraceElement.getMethodName())) {
					return Class.forName(stackTraceElement.getClassName());
				}
			}
		}
		catch (ClassNotFoundException ex) {
			// Swallow and continue
		}
		return null;
	}

至此，SpringApplication的构造函数的分析完成，后面我们继续分析SpringApplication的run()方法中做了哪些操作。