公司新入职的阿里大佬，是如何把 Spring Boot 系统启动时间从7分钟降到40秒的！

小咪咪 2023-09-25 23:42 14阅读 0赞

### 0 背景 ###

公司 SpringBoot 项目在日常开发过程中发现服务启动过程异常缓慢，常常需要6-7分钟才能暴露端口，严重降低开发效率。通过 SpringBoot 的 `SpringApplicationRunListener` 、`BeanPostProcessor` 原理和源码调试等手段排查发现，在 Bean 扫描和 Bean 注入这个两个阶段有很大的性能瓶颈。

通过 JavaConfig 注册 Bean， 减少 SpringBoot 的扫描路径，同时基于 Springboot 自动配置原理对第三方依赖优化改造，将服务本地启动时间从7min 降至40s 左右的过程。 本文会涉及以下知识点：

*  基于 SpringApplicationRunListener 原理观察 SpringBoot 启动 run 方法；
 *  基于 BeanPostProcessor 原理监控 Bean 注入耗时；
 *  SpringBoot Cache 自动化配置原理；
 *  SpringBoot 自动化配置原理及 starter 改造；

### 1 耗时问题排查 ###

SpringBoot 服务启动耗时排查，目前有2个思路：

1.  排查 SpringBoot 服务的启动过程；
2.  排查 Bean 的初始化耗时；

Spring Boot 基础就不介绍了，推荐看这个免费教程：

> [GitHub - javastacks/spring-boot-best-practice: Spring Boot 最佳实践，包括自动配置、核心原理、源码分析、国际化支持、调试、日志集成、热部署等。][GitHub - javastacks_spring-boot-best-practice_ Spring Boot]

#### 1.1 观察 SpringBoot 启动 run 方法 ####

该项目使用基于 SpringBoot 改造的内部微服务组件 XxBoot 作为服务端实现，其启动流程与 SpringBoot 类似，分为 `ApplicationContext` 构造和 `ApplicationContext` 启动两部分，即通过构造函数实例化 `ApplicationContext` 对象，并调用其 `run` 方法启动服务：

public class Application {
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(Application.class, args);
        }
    }
    
    public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {
        return new SpringApplication(primarySources).run(args);
    }

`ApplicationContext` 对象构造过程，主要做了自定义 Banner 设置、应用类型推断、配置源设置等工作，不做特殊扩展的话，大部分项目都是差不多的，不太可能引起耗时问题。通过在 `run` 方法中打断点，启动后很快就运行到断点位置，也能验证这一点。

接下就是重点排查 `run` 方法的启动过程中有哪些性能瓶颈？SpringBoot 的启动过程非常复杂，庆幸的是 SpringBoot 本身提供的一些机制，将 SpringBoot 的启动过程划分了多个阶段，这个阶段划分的过程就体现在 `SpringApplicationRunListener` 接口中，该接口将 `ApplicationContext` 对象的 `run` 方法划分成不同的阶段：

public interface SpringApplicationRunListener {
        // run 方法第一次被执行时调用，早期初始化工作
        void starting();
        // environment 创建后，ApplicationContext 创建前
        void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment);
        // ApplicationContext 实例创建，部分属性设置了
        void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context);
        // ApplicationContext 加载后，refresh 前
        void contextLoaded(ConfigurableApplicationContext context);
        // refresh 后
        void started(ConfigurableApplicationContext context);
        // 所有初始化完成后，run 结束前
        void running(ConfigurableApplicationContext context);
        // 初始化失败后
        void failed(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception);
    }

目前，SpringBoot 中自带的 `SpringApplicationRunListener` 接口只有一个实现类：`EventPublishingRunListener`，该实现类作用：通过观察者模式的事件机制，在 `run` 方法的不同阶段触发 `Event` 事件，`ApplicationListener` 的实现类们通过监听不同的 `Event` 事件对象触发不同的业务处理逻辑。

> 通过自定义实现 `ApplicationListener` 实现类，可以在 SpringBoot 启动的不同阶段，实现一定的处理，可见`SpringApplicationRunListener` 接口给 `SpringBoot` 带来了扩展性。

这里我们不必深究实现类 `EventPublishingRunListener` 的功能，但是可以通过 `SpringApplicationRunListener` 原理，**添加一个自定义的实现类，在不同阶段结束时打印下当前时间，通过计算不同阶段的运行时间，就能大体定位哪些阶段耗时比较高**，然后重点排查这些阶段的代码。

先看下 `SpringApplicationRunListener` 的实现原理，其划分不同阶段的逻辑体现在 `ApplicationContext` 的 `run` 方法中：

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
        ...
        // 加载所有 SpringApplicationRunListener 的实现类
        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
        // 调用了 starting
        listeners.starting();
        try {
            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
            // 调用了 environmentPrepared
            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
            configureIgnoreBeanInfo(environment);
            Banner printedBanner = printBanner(environment);
            context = createApplication

[GitHub - javastacks_spring-boot-best-practice_ Spring Boot]: https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice