SpringBoot工作机制概述

爱被打了一巴掌 2022-05-12 12:10 198阅读 0赞

原文：[https://blog.csdn.net/m0\_37962779/article/details/78957309][https_blog.csdn.net_m0_37962779_article_details_78957309]

## 1 SpringBoot简介 ##

SpringBoot是由Pivotal团队提供的全新框架，其设计目的是用来简化新Spring应用的初始搭建以及开发过程。该框架使用了特定的方式来进行配置，从而使开发人员不再需要定义样板化的配置。通过这种方式，Boot致力于在蓬勃发展的快速应用开发领域（rapid application development）成为领导者。  
SpringBoot并不是要成为Spring平台里面众多“Foundation”层项目的替代者。SpringBoot的目标不在于为已解决的问题域提供新的解决方案，而是为平台带来另一种开发体验，从而简化对这些已有技术的使用。  
SpringBoot主要有如下核心特点：

*  包含执行所需的一切的可执行jar包。包含了运行所需的一切，包括内嵌应用服务器等，并打包为一个可执行jar文件部署，这点在微服务概念里非常重要。
 *  约定大于配置理念的完美践行，自动配置模块
 *  提供各种各样的starter简化初始配置过程
 *  提供各种扩展机制等等

## 2 一个简单的例子 ##

下面先通过一个简单的例子看一下使用SpringBoot开发项目能有多快捷。我们打算编写一个web服务器，设置启动端口并提供一个简单的页面/index，当浏览该页面时会显示hello world。为了达到这样的效果只需要简单的几步就可以做到：

**配置pom.xml**

在其中添加如下依赖：

<dependency> 
        <groupId>org.springframework.boot </groupId> 
        <artifactId>spring-boot-starter-web </artifactId> 
        </dependency>

**编写项目的启动类**

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

**添加Controller**  
最后，编写页面/index对应的Controller:

@RestController 
        public class TestController { 
        @RequestMapping( "/index") 
        public String index(){ 
        return "hello world"; 
        } 
        }

默认端口为8080，为了设置自定义端口，我们在项目的/src/main/resources下新建application.properties文件，并在其中加上：

server.port=7668

如此一来，一个最简单的SpringBoot Web程序就完成了，由于启动类有main方法，我们直接run as application就可以运行这个程序，控制台输出结果为：

................... 
        2017 -12-30 00 :50 :35.873 INFO 14033 --- [ main] o .s .j .e .a .AnnotationMBeanExporter : Registering beans for JMX exposure on startup 
        2017 -12-30 00 :50 :35.931 INFO 14033 --- [ main] s .b .c .e .t .TomcatEmbeddedServletContainer : Tomcat started on port( s): 7668 ( http) 
        2017 -12-30 00 :50 :35.937 INFO 14033 --- [ main] springbootext .SBApplication : Started SBApplication in 3 .752 seconds ( JVM running for 4 .089)

看到输出的最后几句就表示web服务器启动成功了，端口为我们定义的7668。接下来访问

http://localhost:7668/index

就能看到页面上显示的hello world，一个基本的web服务器就这么简简单单创建完成了，简直是简单的令人发指。  
上面的SpringBoot程序跟一个普通java程序的两点不同在于@SpringBootApplication注释以及SpringApplication类。下面我们介绍这两者的功能及其背后的SpringBoot框架的实现原理。

## 3 @SpringBootApplication注释 ##

前面例子中为了简洁，直接将@SpringBootApplication打在了主类上，其实更加清晰的写法应该是将主类和SpringBoot配置类分开，如下所示：

@SpringBootApplication 
        public class SBConfiguration { 
        }

public class SBApplication { 
        public static void main(String args[]) throws Exception{ 
        SpringApplication.run(SBConfiguration.class, args); 
        } 
        }

如此一来，就能比较清晰的看出主类SBApplication只是程序的入口，没有什么特殊的。调用了SpringApplication的静态方法run，并使用SpringBoot主配置类SBConfigration.class作为参数。  
主配置类就是打上@SpringBootApplication注释的类，首先看一下注释SpringBootApplication的代码：

@Target(ElementType.TYPE) 
        @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 
        @Documented 
        @Inherited 
        @SpringBootConfiguration 
        @EnableAutoConfiguration 
        @ComponentScan(excludeFilters = { 
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class), 
        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) }) 
        public @interface SpringBootApplication { 
        ........................... 
        }

可以看出，这是一个复合注释，其中@SpringBootConfiguration代表了SpringBoot的配置类，除了测试时有些区别，大体上就是Spring标准@Configuration的替代品。  
@EnableAutoConfiguration用于启动SpringBoot的自动配置机制，这是SpringBoot的核心特色之一，自动对各种机制进最大可能的进行配置。  
@ComponentScan是Spring原来就有的注释，用于对指定的路径进行扫描，并将其中的@Configuration配置类加载。接下来分别对其一一介绍。

### 3.1 @SpringBootConfiguration ###

先看该注释的定义：

@Target(ElementType.TYPE) 
        @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 
        @Documented 
        @Configuration 
        public @interface SpringBootConfiguration { 
        }

从代码可见，其本质上就是一个@Configuration。唯一不同的地方是在测试时，如果打上了@SpringBootConfiguration注释，那么SpringBootTest中并不需要指定就可以自动加载该配置类；而当打上@Configuration时，需要通过@SpringBootTest(classes = SBConfiguration.class)来指定加载的SpringBoot配置类。  
若不考虑测试时非要省略指定Configuration类的话，该注释可有可无。因为在作为参数传递给SpringApplication.run方法后，只要其中配置了@Bean方法，就会直接被认为是一个配置类进行加载处理，并不需要@Configuration来标识。  
应用启动时在springcontext经典的refresh主流程中，当beanFactory创建完成后会执行invokeBeanFactoryPostProcessors阶段，该阶段会调用前面注册的BeanFactoryPostProcessors中的postProcessBeanDefinitionRegistry方法来对beanFactory进一步处理。  
其中ConfigurationClassPostProcessor是专门用来处理Configuration类的启动加载进程的。其processConfigBeanDefinitions方法中首先使用：

String[] candidateNames = registry.getBeanDefinitionNames();

获得所有已注册到registry中的beanDefinitionNames然后对其中的每一个beanDefinitionName判断其是否属于配置类：

for (String beanName : candidateNames) { 
        BeanDefinition beanDef = registry.getBeanDefinition(beanName); 
        if (ConfigurationClassUtils.isFullConfigurationClass(beanDef) || 
        ConfigurationClassUtils.isLiteConfigurationClass(beanDef)) { 
        if (logger.isDebugEnabled()) { 
        logger.debug( "Bean definition has already been processed as a configuration class: " + beanDef); 
        } 
        } 
        else if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(beanDef, this.metadataReaderFactory)) { 
        configCandidates.add( new BeanDefinitionHolder(beanDef, beanName)); 
        } 
        }

其中把判断beanDef是否为Configuration类委托给ConfigurationClassUtils来处理，ConfigurationClassUtils类通过两个方法来确定一个类是否是配置类：

public static boolean isFullConfigurationCandidate(AnnotationMetadata metadata) { 
        return metadata.isAnnotated(Configuration.class.getName()); 
        }

以及

public static boolean isLiteConfigurationCandidate(AnnotationMetadata metadata) { 
        // Do not consider an interface or an annotation... 
        if (metadata.isInterface()) { 
        return false; 
        } 
        
        // Any of the typical annotations found? 
        for (String indicator : candidateIndicators) { 
        if (metadata.isAnnotated(indicator)) { 
        return true; 
        } 
        } 
        
        // Finally, let's look for @Bean methods... 
        try { 
        return metadata.hasAnnotatedMethods(Bean.class.getName()); 
        } 
        catch (Throwable ex) { 
        if (logger.isDebugEnabled()) { 
        logger.debug( "Failed to introspect @Bean methods on class [" + metadata.getClassName() + "]: " + ex); 
        } 
        return false; 
        } 
        }

从上述代码可知，当一个类没有标注@Configuration但是其中定义了@Bean方法时，也会被判断为lite configuration（轻量级配置）类。判断过程完成后，委托ConfigurationClassParser来解析前面找到的每一个配置类，具体解析过程在此就不展开了，回头会专门写一篇关于spring context的介绍文章详细介绍。  
由此我们可知，如果在springcontext refresh主流程的invokeBeanFactoryPostProcessors阶段之前就将beanDefinition注册到beanDefinitionRegistry，那么这个beanDefinition并不需要非得打上@Configuration注释，也可以通过其内部定义的@Bean方法被认定是一个Configuration类。  
而在SpringApplication的run方法中以参数形式传递进去，就是方法之一。  
例如，当我们把上述代码修改为：

@EnableAutoConfiguration 
        @ComponentScan 
        public class SBConfiguration { 
        }

并不会有任何影响。

### 3.2 @EnableAutoConfiguration ###

EnableAutoConfiguration自动配置机制是SpringBoot的核心特色之一。可根据引入的jar包对可能需要的各种机制进进行默认配置。  
该注释的定义如下：

@SuppressWarnings( "deprecation") 
        @Target(ElementType.TYPE) 
        @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 
        @Documented 
        @Inherited 
        @AutoConfigurationPackage 
        @Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class) 
        public @interface EnableAutoConfiguration { 
        .......... 
        }

其中@AutoConfigurationPackage用来指示包含打了该注释的类的包（package）应该被注册到AutoConfigurationPackages中，以备后续扩展机制（例如JPA或Mybatis等）的实体扫描器使用。  
@EnableAutoConfiguration真正核心的动作就是通过Import机制加载EnableAutoConfigurationImportSelector.selectImports函数返回的配置类：

public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) { 
        if (!isEnabled(annotationMetadata)) { 
        return NO_IMPORTS; 
        } 
        try { 
        AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader 
        .loadMetadata( this.beanClassLoader); 
        AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata); 
        List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata, 
        attributes); 
        configurations = removeDuplicates(configurations); 
        configurations = sort(configurations, autoConfigurationMetadata); 
        Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes); 
        checkExcludedClasses(configurations, exclusions); 
        configurations.removeAll(exclusions); 
        configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata); 
        fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions); 
        return configurations.toArray( new String[configurations.size()]); 
        } 
        catch (IOException ex) { 
        throw new IllegalStateException(ex); 
        } 
        }

其中比较核心的动作为getCandidateConfigurations(annotationMetadata, attributes)，代码如下：

protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, 
        AnnotationAttributes attributes) { 
        List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames( 
        getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), 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; 
        } 
        protected Class<?> getSpringFactoriesLoaderFactoryClass() { 
        return EnableAutoConfiguration.class; 
        }

我们注意：

List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames( 
        getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), getBeanClassLoader());

这句，SpringFactoriesLoader是spring framework内部使用的通用的工厂加载机制，其可加载并实例化可能出现在classpath上的多个jar包中的META-INF/spring.factories文件中定义的指定类型的工厂，可视为一种类似于SPI的接口。  
SpringBoot利用这种SPI接口实现了autoconfiguration机制：委托SpringFactoriesLoader来加载所有配置在META-INF/spring.factories中的org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration对应的值，spring-boot-autoconfiguration jar包中的META-INF/spring.factories中的EnableAutoConfiguration配置摘录如下：

# Auto Configure 
        org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\ 
        org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration,\ 
        org.springframework.boot.autoconfigure.aop.AopAutoConfiguration,\ 
        org.springframework.boot.autoconfigure.amqp.RabbitAutoConfiguration,\ 
        org.springframework.boot.autoconfigure.batch.BatchAutoConfiguration,\ 
        org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CacheAutoConfiguration,\ 
        org.springframework.boot.autoconfigure.cassandra.CassandraAutoConfiguration,\ 
        org.springframework.boot.autoconfigure.cloud.CloudAutoConfiguration,\ 
        ..........................

其中我们可以看到相当多非常熟悉的自动配置类，例如AopAutoConfiguration、CacheAutoConfiguration等等。其中的每一个自动配置类都会在一定条件（@Condition）下启动生效，并对相关的机制进行默认自动的配置。这便是SpringBoot自动配置机制的核心功能所在。

### 3.3 @ComponentScan ###

这是spring-context原来就存在的注释，需要在@Configuration标注的类上标注，用来指示扫描某些包及其子包上的组件。可通过配置属性basePackageClasses、basePackages或value来指出需要扫描哪些包（包括其子包），如果没有指定任何一个属性值，则默认扫描当前包及其子包。  
例如，在前面例子中，如果SBConfiguration所在的包是springbootext，那么由于SBConfiguration打了@ComponentScan注释，那么在springbootext、springbootext.service、springbootext.config等等地方定义的@Configuration、@Component、@Service、@Controller等等组件都可以直接被加载，无需额外配置。而在anotherpackage中定义的组件，无法被直接加载。可以通过设置扫描路径来解决：

@EnableAutoConfiguration 
        @ComponentScan(basePackages={ "springbootext", "anotherpackage"}) 
        public class SBConfiguration{ 
        }

当然也可以通过借助3.2节中介绍的在spring.factories中定义扩展机制定义EnableAutoConfiguration来实现加载。  
启动过程中@ComponentScan起作用的时机是在springcontext refresh主流程的invokeBeanFactoryPostProcessor阶段，也就是BeanFactory创建并准备完毕后通过BeanFactoryPostProcessors来进一步对beanFactory进行处理的阶段。  
在该阶段，ConfigurationClassPostProcessor中对于Configuration类的处理里包括了识别其打的@ComponentScan注释，并委托ComponentScanAnnotationParser根据该注释的属性值进行组件扫描。将扫描生成的beanDefinitions注册到beanFactory中供下一个阶段创建beans。

## 4 SpringApplication一站式程序启动解决方案 ##

当我们执行SpringApplication.run(Object\[\] sources, String\[\] args)静态方法时，内部会执行

new SpringApplication(sources).run(args);

因此，我们也可以将前面程序主类的启动过程修改为：

public class SBApplication { 
        public static void main(String args[]) throws Exception{ 
        SpringApplication sa = new SpringApplication(SBConfiguration.class); 
        sa.run(args); 
        } 
        }

如此一来，我们可以使用到SpringApplication提供的一系列实例方法对其进行配置。  
从上面代码看，应用的启动过程分为两部分：首先创建一个SpringApplication对象；然后执行其对象方法run。构造函数中实际业务逻辑都放在了initialize方法中。下面我们分别分析这两部分都干了什么。

### 4.1 初始化initialize ###

顾名思义，initialize就是初始化函数，其代码如下：

private void initialize(Object[] sources) { 
        if (sources != null && sources.length > 0) { 
        this.sources.addAll(Arrays.asList(sources)); 
        } 
        this.webEnvironment = deduceWebEnvironment(); 
        setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances( 
        ApplicationContextInitializer.class)); 
        setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class)); 
        this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass(); 
        }

首先，将初始化参数中的Object... sources保存在this.sources中，供后续run方法的prepareContext阶段使用。该参数代表了SpringBoot启动时指定的Configuration类（可多个）。然后通过判断当前是否含有：

private static final String[] WEB_ENVIRONMENT_CLASSES = { "javax.servlet.Servlet", 
        "org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext" };

中定义的两个类，来判断当前是否是一个web环境，后续会针对不同的环境创建不同的ApplicationContext。  
接着通过两个函数getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class)、getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class)得到以SpringFactoriesLoader扩展方案注册的ApplicationContextInitializer和ApplicationListener类型的实例，并设置到当前SpringApplication的对象中。在这两个函数都调用了：

private <T> Collection<? extends T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, 
        Class<?>[] parameterTypes, Object... args) { 
        ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); 
        // Use names and ensure unique to protect against duplicates 
        Set<String> names = new LinkedHashSet<String>( 
        SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader)); 
        List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, 
        classLoader, args, names); 
        AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances); 
        return instances; 
        }

来获取特定类型的实例，又看到了熟悉的SpringFactoriesLoader。查找配置在classpath及各个jar包中的META-INF/spring.factories中配置的ApplicationContextInitializer和ApplicationListener，并实例化。  
最后一步得到含有main函数的主类，并保存在mainApplicationClass属性中。

### 4.2 实际启动过程run ###

SpringApplication将SpringBoot应用启动流程模板化，并在启动过程的不同时机定义了一系列不同类型的的扩展点，方便我们对其进行定制。下面对整个启动过程代码进行分析：

1. 通过SpringFactoriesLoader来获取定义在spring.factories中的SpringApplicationRunListener，SpringBoot框架默认只定义了一个EventPublishingRunListener，其中维护了一个SimpleApplicationEventMulticaster，并将前面initialize阶段中获得的ApplicationListeners注册进去。然后调用其start方法，给所有的SpringApplicationRunListener发送一个start事件，然后EventPublishingRunListener给注册在其中的所有ApplicationListener发送ApplicationStartedEvent。

SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args); 
        listeners.starting();

此处包含了两个扩展点，我们可以自定义SpringApplicationRunListener以扩展SpringBoot程序启动过程，也可以自定义ApplicationListener以扩展EventPublishingRunListener。我们后面可以看到在启动的不同阶段，会发送不同的事件给SpringApplicationRunListeners和ApplicationListeners。

2. 将参数包装为ApplicationArguments，DefaultApplicationArguments是用来维护命令行参数的，例如可以方便的将命令行参数中的options和non options区分开，以及获得某option的值等。

ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);

3. 通过ApplicationArguments来准备应用环境Environment， Environment包含了两个层面的信息：属性（properties）和轮廓（profiles）：

ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);

prepareEnvironment方法的代码如下：

private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment( 
        SpringApplicationRunListeners listeners, 
        ApplicationArguments applicationArguments) { 
        // Create and configure the environment 
        ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment(); 
        configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs()); 
        listeners.environmentPrepared(environment); 
        if (! this.webEnvironment) { 
        environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader()) 
        .convertToStandardEnvironmentIfNecessary(environment); 
        } 
        return environment; 
        }

在getOrCreateEnvironment()方法中通过4.1初始化中判断的是否为web应用创建一个StandardServletEnvironment或StandardEnvironment。然后执行configureEnvironment函数：

protected void configureEnvironment(ConfigurableEnvironment environment, 
        String[] args) { 
        configurePropertySources(environment, args); 
        configureProfiles(environment, args); 
        }

其中分别配置属性源（propertySource）以及轮廓（profile），关于Environment中的属性来源分散在启动的若干个阶段，并且按照特定的优先级顺序，也就是说一个属性值可以在不同的地方配置，但是优先级高的值会覆盖优先级低的值。具体属性取值顺序我们将专门在下面详细介绍。  
而轮廓（profile）可以认为是程序的运行环境，典型的环境比如有开发环境（Develop）、生产环境（Production）、测试环境（Test）等等。我们可以定义某个Bean在特定的环境中才生效，这样就可以通过指定profile来方便的切换运行环境。可通过SpringApplication.setAdditionalProfiles()来设置轮廓，environment内通过activeProfiles来维护生效的轮廓（可不止一个）。  
在环境配置完毕后，执行所有SpringApplicationRunListeners的environmentPrepared函数，然后EventPublishingRunListener给所有注册其中的ApplicationListeners发送一个“环境准备好了”ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件：

listeners.environmentPrepared(environment);

此时各SpringApplicationRunListener或ApplicationListener已经可以得到environment了， 可以在此处对environment进行一些额外的处理。

4. 根据前面判断的是web应用还是普通应用决定创建什么类型的ApplicationContext：

context = createApplicationContext();

createApplicationContext方法代码如下：

public static final String DEFAULT_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.context." 
        + "annotation.AnnotationConfigApplicationContext"; 
        public static final String DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS = "org.springframework." 
        + "boot.context.embedded.AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext"; 
        protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() { 
        Class<?> contextClass = this.applicationContextClass; 
        if (contextClass == null) { 
        try { 
        contextClass = Class.forName( this.webEnvironment 
        ? DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS : DEFAULT_CONTEXT_CLASS); 
        } 
        catch (ClassNotFoundException ex) { 
        throw new IllegalStateException( 
        "Unable create a default ApplicationContext, " 
        + "please specify an ApplicationContextClass", 
        ex); 
        } 
        } 
        return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiate(contextClass); 
        }

关于ApplicationContext多说两句：ApplicationContext用于扩展BeanFactory中的功能，ApplicationContext拥有BeanFactory对于Bean的管理维护的所有功能，并且提供了更多的扩展功能，实际上ApplicationContext的实现在内部持有一个BeanFactory的实现来完成BeanFactory的工作。AbstractApplicationContext是ApplicationContext的第一个抽象实现类，其中使用模板方法模式定义了springcontext的核心扩展流程refresh，并提供几个抽象函数供具体子类去实现。其直接子类有AbstractRefreshableApplicationContext和GenericApplicationContext两种。  
这两个子类的不同之处在于对内部的DefaultListableBeanFactory的管理：AbstractRefreshableApplicationContext允许多次调用其refreshBeanFactory()函数，每次调用时都会重新创建一个DefaultListableBeanFactory，并将已有的销毁；而GenericApplicationContext不允许刷新beanFactory,只能调用refreshBeanFactory()一次，当多次调用时会抛出异常。  
无论AnnotationConfigApplicationContext还是AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext，它们都是GenericApplicationContext的子类。因此其内部持有的BeanFactory是不可刷新的，并且从初始化开始就一直持有一个唯一的BeanFactory。相关细节会在spring context的介绍中深入讨论。

5. 借助SpringFactoriesLoader获得spring.factories中注册的FailureAnalyzers以供当运行过程中出现异常时进行分析：

analyzers = new FailureAnalyzers(context);

其中又用到了SpringFactoriesLoader扩展方案：

List<String> analyzerNames = SpringFactoriesLoader 
        .loadFactoryNames(FailureAnalyzer.class, classLoader);

6. 接着就是SpringBoot启动过程中的最核心流程，对第4步创建的ApplicationContext进行准备：

prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);

此处就不展开了，在下一节专门对这个函数进行分析。

7. 调用ApplicationContext的refresh函数，开启spring context的核心流程，就是根据配置加载bean（spring beans核心功能）以及在各个时机开放的不同扩展机制（spring context）：

refreshContext(context);

这个过程在此不展开了，后续会写关于spring context的文章专门介绍。

8. 获取所有的ApplicationRunner和CommandLineRunner并执行：

afterRefresh(context, applicationArguments);

此时由于context已经refresh完毕，因此bean都已经加载完毕了。所以这两个类型的runner都是直接从context中获取的：

protected void afterRefresh(ConfigurableApplicationContext context, 
        ApplicationArguments args) { 
        callRunners(context, args); 
        } 
        private void callRunners(ApplicationContext context, ApplicationArguments args) { 
        List<Object> runners = new ArrayList<Object>(); 
        runners.addAll(context.getBeansOfType(ApplicationRunner.class).values()); 
        runners.addAll(context.getBeansOfType(CommandLineRunner.class).values()); 
        AnnotationAwareOrderComparator.sort(runners); 
        for (Object runner : new LinkedHashSet<Object>(runners)) { 
        if (runner instanceof ApplicationRunner) { 
        callRunner((ApplicationRunner) runner, args); 
        } 
        if (runner instanceof CommandLineRunner) { 
        callRunner((CommandLineRunner) runner, args); 
        } 
        } 
        }

两者的执行时机是完全一样的，唯一的区别在于一个接受ApplicationArguments，一个接受String\[\]类型的原始命令行参数。而ApplicationArguments也只是对原始命令行参数的一个封装，因此本质上是一样的。  
此处又定义了两个扩展机制，我们可以自定义ApplicationRunner或CommandLineRunner并将其配置为Bean，便可以在context refresh完毕后执行。

9. spring-context refresh过程完毕后执行所有SpringApplicationRunListeners的finished函数，然后EventPublishingRunListener给所有注册其中的ApplicationListeners发送一个“应用启动完毕”ApplicationReadyEvent事件：

listeners.finished(context, null);

10. 当运行时出现异常时，向context发送退出码事件ExitCodeEvent，供其内部listener执行退出前的操作；并使用前面第5步获得的analyzers来打印可能的原因：

handleRunFailure(context, listeners, analyzers, ex);

另外，就算运行异常，也会向SpringApplication中的listeners发送“应用启动完毕”的事件，代码如下：

private void handleRunFailure(ConfigurableApplicationContext context, 
        SpringApplicationRunListeners listeners, FailureAnalyzers analyzers, 
        Throwable exception) { 
        try { 
        try { 
        handleExitCode(context, exception); 
        listeners.finished(context, exception); 
        } 
        finally { 
        reportFailure(analyzers, exception); 
        if (context != null) { 
        context.close(); 
        } 
        } 
        } 
        catch (Exception ex) { 
        logger.warn( "Unable to close ApplicationContext", ex); 
        } 
        ReflectionUtils.rethrowRuntimeException(exception); 
        }

此时，EventPublishingRunListener发送给注册其中的ApplicationListeners的事件成了”应用启动异常“ApplicationFailedEvent。

至此，SpringApplication的run函数，也就是SpringBoot应用的启动过程就执行完毕了。可以看出，SpringBoot的启动过程是对Spring context启动过程的扩展，在其中定义了若干的扩展点并提供了不同的扩展机制。并提供了默认配置，我们可以什么都不配，也可以进行功能非常强大的配置和扩展。这也正是SpringBoot的优势所在。

### 4.3 核心过程prepareContext ###

顾名思义，该函数的功能就是对前面创建的ApplicationContext进行准备，其执行步骤如下：

1. 将environment设置到context中：

context.setEnvironment(environment);

environment是我们在run过程的第3步创建的。

2. 对ApplicationContext应用相关的后处理，子类可以重写该方法来添加任意的后处理功能：

postProcessApplicationContext(context);

该方法代码如下：

protected void postProcessApplicationContext(ConfigurableApplicationContext context) { 
        if ( this.beanNameGenerator != null) { 
        context.getBeanFactory().registerSingleton( 
        AnnotationConfigUtils.CONFIGURATION_BEAN_NAME_GENERATOR, 
        this.beanNameGenerator); 
        } 
        if ( this.resourceLoader != null) { 
        if (context instanceof GenericApplicationContext) { 
        ((GenericApplicationContext) context) 
        .setResourceLoader( this.resourceLoader); 
        } 
        if (context instanceof DefaultResourceLoader) { 
        ((DefaultResourceLoader) context) 
        .setClassLoader( this.resourceLoader.getClassLoader()); 
        } 
        } 
        }

如果SpringApplication设置了beanNameGenerator，则将其注册为singleton类型的bean，并命名为：

org.springframework.context.annotation.internalConfigurationBeanNameGenerator

另外，若SpringApplication设置了resourceLoader，则设置进context中。

3. 对initialize阶段得到的通过spring.factories注册进来的所有ApplicationContextInitializer，逐个执行其initialize方法来修改context，并在执行之前对其进行校验：

protected void applyInitializers(ConfigurableApplicationContext context) { 
        for (ApplicationContextInitializer initializer : getInitializers()) { 
        Class<?> requiredType = GenericTypeResolver.resolveTypeArgument( 
        initializer.getClass(), ApplicationContextInitializer.class); 
        Assert.isInstanceOf(requiredType, context, "Unable to call initializer."); 
        initializer.initialize(context); 
        } 
        }

此处定义了一个扩展点，可以自定义并通过spring.factories注册ApplicationContextInitializer，这些ApplicationContextInitializer可在ApplicationContext准备完毕后对其进行维护修改，例如可以改变其定义的activeProfiles以改变应用环境。

4. 执行所有SpringApplicationRunListeners的contextPrepared函数，注意EventPublishingRunListener并没有给所有注册其中的ApplicationListeners发送对应的事件：

listeners.contextPrepared(context);

此时的listeners可以获得context作为参数，从而对context进行修改。

5. 将applicationArguments注册进context.getBeanFactory()中，名字为"SpringApplicationArguments"、若printBanner不为空，将printBanner注册到context.getBeanFactory()中，名字为"SpringBootBanner"：

context.getBeanFactory().registerSingleton( "springApplicationArguments", 
        applicationArguments); 
        if (printedBanner != null) { 
        context.getBeanFactory().registerSingleton( "springBootBanner", printedBanner); 
        }

6. 得到所有的sources（可通过SpringApplication的run函数、构造函数和setSources函数指定，代表了一个或多个Configuration类），然后执行load(context, sources)函数：

Set<Object> sources = getSources(); 
        Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty"); 
        load(context, sources.toArray( new Object[sources.size()]));

load函数中会创建一个BeanDefinitionLoader并设置其beanNameGenerator, resourceLoader, environment等属性，然后委托其执行具体的load动作，代码如下：

protected void load(ApplicationContext context, Object[] sources) { 
        if (logger.isDebugEnabled()) { 
        logger.debug( 
        "Loading source " + StringUtils.arrayToCommaDelimitedString(sources)); 
        } 
        BeanDefinitionLoader loader = createBeanDefinitionLoader( 
        getBeanDefinitionRegistry(context), sources); 
        if ( this.beanNameGenerator != null) { 
        loader.setBeanNameGenerator( this.beanNameGenerator); 
        } 
        if ( this.resourceLoader != null) { 
        loader.setResourceLoader( this.resourceLoader); 
        } 
        if ( this.environment != null) { 
        loader.setEnvironment( this.environment); 
        } 
        loader.load(); 
        }

其中对于每一个source根据其类型不同执行不同的load逻辑：class, Resource, Package, CharSequence等。将解析出来的所有bean的BeanDefinition注册到BeanDefinitionRegistry中（注意，只是source本身，并不包括其内部定义的@Bean方法）：

public int load() { 
        int count = 0; 
        for (Object source : this.sources) { 
        count += load(source); 
        } 
        return count; 
        } 
        private int load(Object source) { 
        Assert.notNull(source, "Source must not be null"); 
        if (source instanceof Class<?>) { 
        return load((Class<?>) source); 
        } 
        if (source instanceof Resource) { 
        return load((Resource) source); 
        } 
        if (source instanceof Package) { 
        return load((Package) source); 
        } 
        if (source instanceof CharSequence) { 
        return load((CharSequence) source); 
        } 
        throw new IllegalArgumentException( "Invalid source type " + source.getClass()); 
        }

由于我们的source是class类，所以load某一个具体source的行为是委托给了AnnotatedBeanDefinitionReader的register方法：

public void register(Class<?>... annotatedClasses) { 
        for (Class<?> annotatedClass : annotatedClasses) { 
        registerBean(annotatedClass); 
        } 
        }

此处已是spring context的功能了，将通过注释定义的Configuration类的BeanDefinition注册到BeanDefinitionRegistry中。（此时尚不解析Configuration类内部定义的@Bean方法）

7. 执行所有SpringApplicationRunListeners的contextLoaded函数，然后EventPublishingRunListener给所有注册其中的ApplicationListeners发送一个“应用上下文准备完毕”ApplicationPreparedEvent事件，另外还将所有注册在自身的ApplicationListener注册到context之中：

listeners.contextLoaded(context);

其中调用到EventPublishingRunListener的contextLoaded函数:

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)); 
        }

## 5 SpringBoot扩展机制 ##

SpringApplication首先提供了一系列的setter方法来进行定制，另外从上面对于SpringBoot启动过程的解读可知，对于SpringBoot有如下几种扩展机制：

### 5.1 SpringApplicationRunListener ###

SpringApplicationRunListener是SpringBoot独有的概念，用以在SpringBoot应用启动过程的不同时机接收事件通知并执行相应操作，接口定义如下：

public interface SpringApplicationRunListener { 
        void starting(); 
        void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment); 
        void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context); 
        void contextLoaded(ConfigurableApplicationContext context); 
        void finished(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception); 
        }

SpringBoot框架内置定义了一个EventPublishingRunListener用以将定义在spring.factories中的ApplicationListener管理起来，并在SpringBoot应用启动的不同时机通知它们执行各自的业务逻辑。  
我们可以自定义一个实现了EventPublishingRunListener接口的类，例如：

public class MySpringApplicationRunListener implements SpringApplicationRunListener { 
        Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MySpringApplicationRunListener.class); 
        private final SpringApplication application; 
        private final String[] args; 
        public MySpringApplicationRunListener(SpringApplication application, String[] args){ 
        this.application = application; 
        this.args = args; 
        } 
        @Override 
        public void starting() { 
        System.out.println( "===============starting"); 
        } 
        
        @Override 
        public void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment) { 
        environment.setActiveProfiles( "Develop"); 
        logger.info( "===============environmentPrepared"); 
        } 
        
        @Override 
        public void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context) { 
        logger.info( "===============contextPrepared"); 
        } 
        
        @Override 
        public void contextLoaded(ConfigurableApplicationContext context) { 
        logger.info( "===============contextLoaded"); 
        } 
        
        @Override 
        public void finished(ConfigurableApplicationContext context, 
        Throwable exception) { 
        logger.info( "===============finished"); 
        } 
        }

注意：其必须拥有一个SpringApplication类型和String\[\]类型参数的构造函数：

public MySpringApplicationRunListener(SpringApplication application, String[] args)

另外，SpringBoot启动过程中，LoggingApplicationListener作为一个注册到spring.factories中的ApplicationListener，其在接收到ApplicationEnvironmentPreparedEvent时，才会执行logging system的初始化，因此在starting方法中是没法使用logger打印日志的。

然后在META-INF/spring.factories中添加如下配置：

org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=\
    	springbootext.runlistener.MySpringApplicationRunListener

此时启动应用，可得到如下的输出：

===============starting 
        2017 -12 -31 02: 28: 39.647 INFO 16329 --- [ main] s.r.MySpringApplicationRunListener : ===============environmentPrepared 
        
        
        . ____ _ __ _ _ 
        /\\ / ___ '_ __ _ _(_)_ __ __ _ \ \ \ \ 
        ( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \ 
        \\/ ___)| |_)| | | | | || (_| | ) ) ) ) 
        ' |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / / 
        =========|_|==============|___/=/_/_/_/ 
        :: Spring Boot :: (v1 .5 .8.RELEASE) 
        
        
        2017 -12 -31 02: 28: 39.768 INFO 16329 --- [ main] s.r.MySpringApplicationRunListener : ===============contextPrepared 
        2017 -12 -31 02: 28: 39.772 INFO 16329 --- [ main] springbootext.SBApplication : Starting SBApplication on wangd-ThinkPad-T450 with PID 16329 (/home/wangd/work/test/springbootext/target/classes started by wangd in /home/wangd/work/test/springbootext) 
        2017 -12 -31 02: 28: 39.773 INFO 16329 --- [ main] springbootext.SBApplication : The following profiles are active: Develop 
        2017 -12 -31 02: 28: 39.824 INFO 16329 --- [ main] s.r.MySpringApplicationRunListener : ===============contextLoaded 
        2017 -12 -31 02: 28: 39.828 INFO 16329 --- [ main] ationConfigEmbeddedWebApplicationContext : Refreshing org.springframework.boot.context.embedded.AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext@ 58a90037: startup date [Sun Dec 31 02: 28: 39 CST 2017]; root of context hierarchy 
        2017 -12 -31 02: 28: 41.654 INFO 16329 --- [ main] s.b.c.e.t.TomcatEmbeddedServletContainer : Tomcat initialized with port(s): 7668 (http) 
        2017 -12 -31 02: 28: 41.672 INFO 16329 --- [ main] o.apache.catalina.core.StandardService : Starting service [Tomcat] 
        2017 -12 -31 02: 28: 41.673 INFO 16329 --- [ main] org.apache.catalina.core.StandardEngine : Starting Servlet Engine: Apache Tomcat/ 8.5 .23 
        2017 -12 -31 02: 28: 41.802 INFO 16329 --- [ost-startStop -1] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/] : Initializing Spring embedded WebApplicationContext 
        2017 -12 -31 02: 28: 41.802 INFO 16329 --- [ost-startStop -1] o.s.web.context.ContextLoader : Root WebApplicationContext: initialization completed in 1978 ms 
        2017 -12 -31 02: 28: 41.980 INFO 16329 --- [ost-startStop -1] o.s.b.w.servlet.ServletRegistrationBean : Mapping servlet: 'dispatcherServlet' to [/] 
        2017 -12 -31 02: 28: 41.985 INFO 16329 --- [ost-startStop -1] o.s.b.w.servlet.FilterRegistrationBean : Mapping filter: 'characterEncodingFilter' to: [/*] 
        2017 -12 -31 02: 28: 41.986 INFO 16329 --- [ost-startStop -1] o.s.b.w.servlet.FilterRegistrationBean : Mapping filter: 'hiddenHttpMethodFilter' to: [/*] 
        2017 -12 -31 02: 28: 41.987 INFO 16329 --- [ost-startStop -1] o.s.b.w.servlet.FilterRegistrationBean : Mapping filter: 'httpPutFormContentFilter' to: [/*] 
        2017 -12 -31 02: 28: 41.987 INFO 16329 --- [ost-startStop -1] o.s.b.w.servlet.FilterRegistrationBean : Mapping filter: 'requestContextFilter' to: [/*] 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.390 INFO 16329 --- [ main] s.w.s.m.m.a.RequestMappingHandlerAdapter : Looking for @ControllerAdvice: org.springframework.boot.context.embedded.AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext@ 58a90037: startup date [Sun Dec 31 02: 28: 39 CST 2017]; root of context hierarchy 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.476 INFO 16329 --- [ main] s.w.s.m.m.a.RequestMappingHandlerMapping : Mapped "{[/index]}" onto public java.lang. String springbootext.controller.TestController.index() 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.482 INFO 16329 --- [ main] s.w.s.m.m.a.RequestMappingHandlerMapping : Mapped "{[/error],produces=[text/html]}" onto public org.springframework.web.servlet.ModelAndView org.springframework.boot.autoconfigure.web.BasicErrorController.errorHtml(javax.servlet.http.HttpServletRequest,javax.servlet.http.HttpServletResponse) 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.483 INFO 16329 --- [ main] s.w.s.m.m.a.RequestMappingHandlerMapping : Mapped "{[/error]}" onto public org.springframework.http.ResponseEntity<java.util.Map<java.lang. String, java.lang. Object>> org.springframework.boot.autoconfigure.web.BasicErrorController. error(javax.servlet.http.HttpServletRequest) 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.526 INFO 16329 --- [ main] o.s.w.s.handler.SimpleUrlHandlerMapping : Mapped URL path [/webjars/**] onto handler of type [ class org.springframework.web.servlet.resource.ResourceHttpRequestHandler] 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.526 INFO 16329 --- [ main] o.s.w.s.handler.SimpleUrlHandlerMapping : Mapped URL path [/**] onto handler of type [ class org.springframework.web.servlet.resource.ResourceHttpRequestHandler] 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.581 INFO 16329 --- [ main] o.s.w.s.handler.SimpleUrlHandlerMapping : Mapped URL path [/**/favicon.ico] onto handler of type [ class org.springframework.web.servlet.resource.ResourceHttpRequestHandler] 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.786 INFO 16329 --- [ main] o.s.j.e.a.AnnotationMBeanExporter : Registering beans for JMX exposure on startup 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.852 INFO 16329 --- [ main] s.b.c.e.t.TomcatEmbeddedServletContainer : Tomcat started on port(s): 7668 (http) 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.858 INFO 16329 --- [ main] s.r.MySpringApplicationRunListener : ===============finished 
        2017 -12 -31 02: 28: 42.858 INFO 16329 --- [ main] springbootext.SBApplication : Started SBApplication in 3.469 seconds (JVM running for 3.776)

可以看到，在启动过程的不同时机，MySpringApplicationRunListener会执行不同的方法，并得到与当前时机息息相关的参数，因此可以在不同时机执行一些不同的操作。

### 5.2 ApplicationListener ###

如5.1所述，SpringBoot框架内置了一个EventPublishingRunListener用以将定义在spring.factories中的ApplicationListener管理起来，并在SpringBoot应用启动的不同时机给他们发送不同的事件。  
EventPublishingRunListener内部维护了一个ApplicationEventMulticaster，并将SpringApplication初始化时获得的ApplicationListeners注册进去：

private final ApplicationEventMulticaster 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); 
        } 
        }

然后在SpringBoot执行的不同时机被调用不同方法时，将通知封装成不同类型的ApplicationEvent并广播给注册的ApplicationListener：

@Override 
        public void started() { 
        this.initialMulticaster.multicastEvent( new ApplicationStartedEvent( 
        this.application, this.args)); 
        } 
        
        @Override 
        public void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment) { 
        this.initialMulticaster.multicastEvent( new ApplicationEnvironmentPreparedEvent( 
        this.application, this.args, environment)); 
        } 
        
        @Override 
        public void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context) { 
        
        } 
        
        @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)); 
        } 
        
        @Override 
        public void finished(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception) { 
        // Listeners have been registered to the application context so we should 
        // use it at this point 
        context.publishEvent(getFinishedEvent(context, exception)); 
        }

注意：contextLoaded通知发出时，EventPublishingRunListener会将SpringApplication中的ApplicationListeners统统注册到context中。而在finished通知发出时，直接通知的是context中的所有ApplicationListeners。  
我们也可以自定义一个实现了ApplicationListener接口的类，然后通过

springApplication.addListeners(new MyApplicationListener());

或者在spring.factories中添加：

org.springframework.context.ApplicationListener=\ 
        springbootext.listener.MyApplicationListener

来将其注册进EventPublishingRunListener中，参与SpringBoot启动过程生命周期。

### 5.3 ApplicationContextInitializer ###

ApplicationContextInitializer是Spring context原有的概念，其目的就是在ApplicationContext准备好之后且refresh之前执行，可以对ApplicationContext做进一步的维护。其执行时机是在SpringApplication run阶段的prepareContext时期调用applyInitializers函数来实现的，代码如下：

其中getInitializers()得到的就是在initialize阶段借助SpringFactoriesLoader工具来获取的所有initializers，详情请翻阅4.1小节。  
我们也可以自定义一个实现了ApplicationContextInitializer接口的类，然后通过

springApplication.addInitializers(new MyInitializer());

或者在spring.factories中添加：

org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\ 
        springbootext.initializer.MyInitializer

来将其注册进SpringBoot的启动流程中。

### 5.4 CommandLineRunner和ApplicationRunner ###

这两个runner如此相似，就将他们放在一起说明了。CommandLineRunner和ApplicationRunner接口是在容器启动成功后的最后一步回调，可以认为是挂载了一些开机自启动程序。其执行时机在run的afterRefresh阶段：

这些runner无法感知applicationContext或者是environment等，只能获得启动应用时候的命令行参数。  
由于其执行时机是在applicationContext的refresh完成以后，因此其获取是通过applicationContext.getBeansOfType来得到的，也就是说所有注册在applicationContext（也就是其中的beanFactory）中的CommandLineRunner或ApplicationRunner类型的bean都会被执行。  
所以我们可以通过在Configuration类中定义@Bean方法将自定义的Runner注册进来。  
两者的执行时机是完全一样的，唯一的区别在于一个接受ApplicationArguments，一个接受String\[\]类型的原始命令行参数。而ApplicationArguments也只是对原始命令行参数的一个封装，因此本质上是一样的。

## 6 spring-boot-starter实现原理 ##

SpringBoot中的starter是一种非常重要的机制，能够抛弃以前繁杂的配置，将其统一集成进starter，应用者只需要引入starter jar包，SpringBoot就能自动扫描到要加载的信息并启动相应的默认配置。  
starter让我们摆脱了各种依赖库的处理，需要配置各种信息的困扰。SpringBoot会自动通过classpath路径下的类发现需要的Bean，并注册进IOC容器。  
SpringBoot提供了针对日常企业应用研发各种场景的spring-boot-starter依赖模块。所有这些依赖模块都遵循着约定成俗的默认配置，并允许我们调整这些配置，即遵循“约定大于配置”的理念。SpringBoot提供的starter包括了：

spring-boot-starter
    spring-boot-starter-logging
    spring-boot-starter-web
    spring-boot-starter-jdbc
    spring-boot-starter-aop
    spring-boot-starter-secutiry
    ......

等等，有数十个之多。由于这是一篇介绍实现原理而非介绍使用教程的文章，因此不会过多的介绍各个starter的具体功能或用法，想查看具体教程的同学请参考 [https://github.com/spring-projects/spring-boot/tree/master/spring-boot-samples][https_github.com_spring-projects_spring-boot_tree_master_spring-boot-samples]。  
下面通过一个最常用的web应用场景使用的spring-boot-starter-web来介绍一下starter到底干了什么，以及是如何干的；然后自定义一个starter。

### 6.1 spring-boot-starter-web详解 ###

打开spring-boot-starter-web-1.5.8.RELEASE.jar看一下，发现结构如下：

![20180103091028712][]

其中META-INF中并没有定义spring.factories文件，回顾前面介绍的@EnableAutoConfiguration注释的功能，其实这些SpringBoot官方提供的starter的配置类是在spring-boot-autoconfigure模块中注册的，而starter本身只通过pom.xml来定义其依赖的类库，因此其中唯一起作用的就是pom.xml，spring-boot-starter-web相应的pom.xml内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 
        <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> 
        <modelVersion>4.0.0 </modelVersion> 
        <parent> 
        <groupId>org.springframework.boot </groupId> 
        <artifactId>spring-boot-starters </artifactId> 
        <version>1.5.8.RELEASE </version> 
        </parent> 
        <artifactId>spring-boot-starter-web </artifactId> 
        <name>Spring Boot Web Starter </name> 
        <description>Starter for building web, including RESTful, applications using Spring 
        MVC. Uses Tomcat as the default embedded container </description> 
        <url>http://projects.spring.io/spring-boot/ </url> 
        <organization> 
        <name>Pivotal Software, Inc. </name> 
        <url>http://www.spring.io </url> 
        </organization> 
        <properties> 
        <main.basedir>${basedir}/../.. </main.basedir> 
        </properties> 
        <dependencies> 
        <dependency> 
        <groupId>org.springframework.boot </groupId> 
        <artifactId>spring-boot-starter </artifactId> 
        </dependency> 
        <dependency> 
        <groupId>org.springframework.boot </groupId> 
        <artifactId>spring-boot-starter-tomcat </artifactId> 
        </dependency> 
        <dependency> 
        <groupId>org.hibernate </groupId> 
        <artifactId>hibernate-validator </artifactId> 
        </dependency> 
        <dependency> 
        <groupId>com.fasterxml.jackson.core </groupId> 
        <artifactId>jackson-databind </artifactId> 
        </dependency> 
        <dependency> 
        <groupId>org.springframework </groupId> 
        <artifactId>spring-web </artifactId> 
        </dependency> 
        <dependency> 
        <groupId>org.springframework </groupId> 
        <artifactId>spring-webmvc </artifactId> 
        </dependency> 
        </dependencies> 
        </project>

里面定义了一个web应用需要依赖的类库，其中通过spring-boot-starters来管理具体的版本，这些版本经过了精心挑选配置，可以认为是经过了充分测试可避免冲突的。  
从上可得，这些starters只是定义了各个场景需要依赖的jar包，而真正做自动化配置的代码的是在spring-boot-autoconfigure里面。SpringBoot会基于你的classpath中的jar包，试图猜测和配置您可能需要的bean。  
我们通过在前面介绍的spring-boot-autoconfig包中定义的META-INF/spring.factories中可看到，与web相关的自动配置类有：

org .springframework .boot .autoconfigure .web .DispatcherServletAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .EmbeddedServletContainerAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .ErrorMvcAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .HttpEncodingAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .HttpMessageConvertersAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .MultipartAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .ServerPropertiesAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .WebClientAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .WebMvcAutoConfiguration,\

其中WebMvcAutoConfiguration就是对于web应用环境的自动配置主类，其注释信息如下：

@Configuration 
        @ConditionalOnWebApplication 
        @ConditionalOnClass({ Servlet.class, DispatcherServlet.class, 
        WebMvcConfigurerAdapter.class }) 
        @ConditionalOnMissingBean(WebMvcConfigurationSupport.class) 
        @AutoConfigureOrder(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE + 10) 
        @AutoConfigureAfter(DispatcherServletAutoConfiguration.class) 
        public class WebMvcAutoConfiguration{ 
        ............... 
        }

内部注册了一系列必要的ViewResolver、Converter、Formatter、Filter等等。

其中@AutoConfigureAfter代表需要在DispatcherServletAutoConfiguration之后加载，因此，在此之前需要先加载DispatcherServletAutoConfiguration，其注释信息如下：

@AutoConfigureOrder(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE) 
        @Configuration 
        @ConditionalOnWebApplication 
        @ConditionalOnClass(DispatcherServlet.class) 
        @AutoConfigureAfter(EmbeddedServletContainerAutoConfiguration.class) 
        public class DispatcherServletAutoConfiguration { 
        ...... 
        }

DispatcherServletAutoConfiguration内部通过@EnableConfigurationProperties/@ConfigurationProperties机制使用属性设置DispatcherServlet并注册进IOC容器，然后注册一个ServletRegistrationBean到IOC容器。DispatcherServlet是springframework中web模块的概念，是http请求分发路由的核心枢纽。ServletRegistrationBean是SpringBoot中用来在Servlet容器中注册servlet用的，其作用类似于ServletContext.addServlet(String, Servlet)，但是用了更加友好的Spring bean配置注册方式。  
在该类的注释中同样使用@AutoConfigureAfter来指示加载本类之前先加载EmbeddedServletContainerAutoConfiguration配置类，其代码如下：

@AutoConfigureOrder(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE) 
        @Configuration 
        @ConditionalOnWebApplication 
        @Import(BeanPostProcessorsRegistrar.class) 
        public class EmbeddedServletContainerAutoConfiguration { 
        ......... 
        }

EmbeddedServletContainerAutoConfiguration首先判断是否web应用，若是才会继续。其作用是根据不同的条件（通过判断拥有哪些类来判断引入了哪个包）注册EmbeddedServletContainerCustomizer的具体实现（例如：TomcatEmbeddedServletContainerFactory和JettyEmbeddedServletContainerFactory等），然后通过Import机制为beanFactory注册embeddedServletContainerCustomizerBeanPostProcessor和errorPageRegistrarBeanPostProcessor这两个BeanDefinition。  
这两个BeanPostProcessor会在EmbeddedServletContainerCustomizer类型的bean被实例化之后、初始化之前以后对其进行进一步的操作。  
EmbeddedServletContainerCustomizerBeanPostProcessor会利用已注册在beanFactory中的EmbeddedServletContainerCustomizers来对ConfigurableEmbeddedServletContainer进行定制：

@Override 
        public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) 
        throws BeansException { 
        if (bean instanceof ConfigurableEmbeddedServletContainer) { 
        postProcessBeforeInitialization((ConfigurableEmbeddedServletContainer) bean); 
        } 
        return bean; 
        } 
        private void postProcessBeforeInitialization( 
        ConfigurableEmbeddedServletContainer bean) { 
        for (EmbeddedServletContainerCustomizer customizer : getCustomizers()) { 
        customizer.customize(bean); 
        } 
        }

例如其中有一个名为ServerProperties的customizer，其本身通过标注@ConfigurationProperties(prefix = "server", ignoreUnknownFields = true)来将自身属性设置为以server.开头配置的属性，然后其customize函数代码如下：

public void customize(ConfigurableEmbeddedServletContainer container) { 
        if (getPort() != null) { 
        container.setPort(getPort()); 
        } 
        if (getAddress() != null) { 
        container.setAddress(getAddress()); 
        } 
        if (getContextPath() != null) { 
        container.setContextPath(getContextPath()); 
        } 
        if (getDisplayName() != null) { 
        container.setDisplayName(getDisplayName()); 
        } 
        if (getSession().getTimeout() != null) { 
        container.setSessionTimeout(getSession().getTimeout()); 
        } 
        container.setPersistSession(getSession().isPersistent()); 
        container.setSessionStoreDir(getSession().getStoreDir()); 
        if (getSsl() != null) { 
        container.setSsl(getSsl()); 
        } 
        if (getJspServlet() != null) { 
        container.setJspServlet(getJspServlet()); 
        } 
        if (getCompression() != null) { 
        container.setCompression(getCompression()); 
        } 
        container.setServerHeader(getServerHeader()); 
        if (container instanceof TomcatEmbeddedServletContainerFactory) { 
        getTomcat().customizeTomcat( this, 
        (TomcatEmbeddedServletContainerFactory) container); 
        } 
        if (container instanceof JettyEmbeddedServletContainerFactory) { 
        getJetty().customizeJetty( this, 
        (JettyEmbeddedServletContainerFactory) container); 
        } 
        
        if (container instanceof UndertowEmbeddedServletContainerFactory) { 
        getUndertow().customizeUndertow( this, 
        (UndertowEmbeddedServletContainerFactory) container); 
        } 
        container.addInitializers( new SessionConfiguringInitializer( this.session)); 
        container.addInitializers( new InitParameterConfiguringServletContextInitializer( 
        getContextParameters())); 
        }

也就是说，该customizer负责将配置的属性设置进container中。  
  
errorPageRegistrarBeanPostProcessor会利用已注册在beanFactory中的ErrorPageRegistrar来对ConfigurableEmbeddedServletContainer进行定制：

private void postProcessBeforeInitialization(ErrorPageRegistry registry) { 
        for (ErrorPageRegistrar registrar : getRegistrars()) { 
        registrar.registerErrorPages(registry); 
        } 
        }

默认注册了一个ErrorPageCustomizer，使用属性中的servletPath与error.path一起构建一个ErrorPage并注册到ConfigurableEmbeddedServletContainer中：

public void registerErrorPages(ErrorPageRegistry errorPageRegistry) { 
        ErrorPage errorPage = new ErrorPage( this.properties.getServletPrefix() 
        + this.properties.getError().getPath()); 
        errorPageRegistry.addErrorPages(errorPage); 
        }

除此之外还有：

org .springframework .boot .autoconfigure .web .ErrorMvcAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .HttpEncodingAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .HttpMessageConvertersAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .MultipartAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .ServerPropertiesAutoConfiguration,\ 
        org .springframework .boot .autoconfigure .web .WebClientAutoConfiguration,\

等等，它们都在一定条件下起作用，并各自实现特定的配置。  
当我们引入spring-boot-starter-web时，上面的启动条件会满足，因此这些配置类都会被加载生效。于是对于一个web应用，默认就配置完成了。

### 6.2 自定义starter ###

SpringBoot官方提供的starter提供了两层有价值的信息：所需依赖的jar包相互之间使用不产生冲突的版本；在spring-boot-autoconfiguration库中提供了对其进行默认配置的配置类并利用Spring框架的扩展协议实现注册。  
因此，当我们想要自定义一个starter，以实现一旦在pom.xml中引入该starter就能自动工作的效果时，我们需要确保两件事：

*  仔细确定依赖的各个库的jar包的版本，保证它们之间不会产生冲突，或无法合作。
 *  提供对所需机制的Configuration类，以实现将需要的功能注入IOC容器。并通过SpringBoot的扩展机制确保引入自定义starter的jar包时Configuration类被加载。

具体需要完成以下几步：  
1. 编写pom.xml在其中定义我们的场景需要依赖的jar包，并仔细选择其版本  
2. 项目中编写@Configuration配置类以将必要的功能注册进IOC容器  
3. 在META-INF/spring.factories中添加

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
    mypackage1.MyConfiguration1,\
    mypackage2.MyConfiguration2,\
    .........

来应用Spring的内部扩展机制注册Configuration类。  
4. 打包成jar文件以供使用。  
如此一来，每当该starter jar包被引入时，SpringBoot的@EnableAutoConfiguration注释便会借助SpringFactoriesLoader将我们配置的Configuration类加载，并对其进行解析，我们的starter就可以工作起来了。

## 7 自动配置机制实现原理 ##

### 7.1 SpringFactoriesLoader ###

SpringFactoriesLoader是SpringFramework内部使用的通用的工厂加载机制，其可加载并实例化可能出现在classpath上的多个jar包中的META-INF/spring.factories文件中定义的指定类型的工厂。  
factories文件必须使用Properties格式，也就是多行key=value组成的格式。其中key是指定工厂的抽象类或接口的全限定名，value是用逗号隔开的key指定工厂的具体实现类的全限定名。例如：

example.MyService=example.MyServiceImpl1,example.MyServiceImpl2

其中example.MyService是接口的全限定名，而MyServiceImpl1和MyServiceImpl2是其实现类。  
这样配置完后，我们就可以使用SpringFactoriesLoader.loadFactories(Myservice.class, null)来获得MyServiceImpl1和MyServiceImpl2的实例。后续如何处理MyServiceImpl1和MyServiceImpl1，就看各个扩展机制的实际业务逻辑了。

### 7.2 EnableAutoConfiguration ###

EnableAutoConfiguration是SpringBoot利用SpringFactoriesLoader扩展机制来实现的一种自动配置机制。  
EnableAutoConfiguration注释包含两层功能：第一是作为注释，通过Import机制实现标注在类上以表示开启自动配置机制。第二是作为SpringBoot的autoconfiguration模块利用SpringFactoriesLoader扩展的“工厂类”。  
在autoconfiguration模块的META-INF/spring.factories中定义了：

这些配置，在启动时通过启动类上标注的@EnableAutoConfiguration注释中Import的AutoConfigurationImportSelector，来委托SpringFactoriesLoader加载进IOC容器，并在满足各自配置的@Condition条件时生效。

## 8 属性配置说明 ##

### 8.1 SpringBoot属性配置顺序 ###

Spring Boot支持多种外部属性源配置方式，并使用非常特别的属性源优先级顺序：  
1. 命令行参数  
2. 来自java:comp/env的JNDI属性  
3. Java系统属性（System.getProperties()）  
4. 操作系统环境变量  
5. RandomValuePropertySource配置的random.\*属性值  
6. jar包外部的application-\{profile\}.properties或application.yml(带spring.profile)配置文件  
7. jar包内部的application-\{profile\}.properties或application.yml(带spring.profile)配置文件  
8. jar包外部的application.properties或application.yml(不带sprin.profile)配置文件  
9. jar包内部的application.properties或application.yml(不带spring.profile)配置文件  
10. @Configuration注解类上的@PropertySource  
11. 通过SpringApplication.setDefaultProperties指定的默认属性  
具体使用说明，请参照文档 [https://docs.spring.io/spring-boot/docs/1.2.3.RELEASE/reference/html/boot-features-external-config.html][https_docs.spring.io_spring-boot_docs_1.2.3.RELEASE_reference_html_boot-features-external-config.html]。

### 8.2 属性值配置/获取方式 ###

SpringBoot为我们提供的获得属性值的方式有以下几种，其中有Springframework本身就提供了的，也有SpringBoot自己扩展出来的方式：

**1. environment.getProperty(String key)**

任何我们可以获得Environment对象的地方，都可以直接使用这个函数来获得key所定义的属性值。key是类似home.me.name或server.port等等这样的字符串，例如：

environment.getProperty( "home.me.name"); 
        environment.getProperty( "server.port");

**2. environment.resolvePlaceholders(String placeholder)**

同上，能获得environment对象的地方，都可以使用该函数。所不同的是，其参数为placeholder，也就是$\{home.me.name\}或$\{server.port\}并且支持嵌套表达，例如：

environment.resolverPlaceholders( "${home.me.name}");

[https_blog.csdn.net_m0_37962779_article_details_78957309]: https://blog.csdn.net/m0_37962779/article/details/78957309
[https_github.com_spring-projects_spring-boot_tree_master_spring-boot-samples]: https://github.com/spring-projects/spring-boot/tree/master/spring-boot-samples
[20180103091028712]: /images/20220512/b3ea235e04a1421d9152a54a0b7f6005.png
[https_docs.spring.io_spring-boot_docs_1.2.3.RELEASE_reference_html_boot-features-external-config.html]: https://docs.spring.io/spring-boot/docs/1.2.3.RELEASE/reference/html/boot-features-external-config.html