0.前言

背景：最近有位開發同學說面試被問到Spring Boot 的啟動流程，以及被問到Spring Boot 的嵌入式Web容器是什么時候加載的。如何加載的。是怎么無縫切換的。

這些問題，其實回答起來也是比較復雜的。我們今天就從 SpringApplication.run(EasyPaasAdminApplication.class, args);入口，逐漸向下看下執行流程。來試著回答一下前面這兩個問題。

后面關于SpringBoot 的web容器可以無縫隨意切換為jetty,undertow..這個問題的回答涉及到Spring Boot是如何設計WebServer的。我們后續專門講解一下。

1. 執行邏輯梳理

一般我們SpringBoot 應用的啟動入口都是如下這種固定的寫法，

也可以是這樣

publicstaticvoidmain(String[]args){
SpringApplicationapplication=newSpringApplication(MyApplication.class);
//...customizeapplicationsettingshere
application.run(args)
}

但總之，都是使用SpringApplication 調用靜態方法

此方法的注釋

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

publicstaticConfigurableApplicationContextrun(ClassprimarySource,String...args){
returnrun(newClass[]{primarySource},args);
}

跟過來就到這，可以看到注釋運行Spring應用程序，創建并刷新一個新的ApplicationContext。

跟代碼到這兒其實我們對于SpringBoot 的基本啟動流程已經知道了。但是要解答什么時候啟動的Tomcat 還需要繼續分析。

到這兒我們就可以繼續下去，發現Spring Boot 啟動WebServer。此處的WebServer我就不展開了，可以點擊去就三個方法start ，stop，getPort。可以看出來Spring 在設計接口的時候還是很嚴謹和精簡。

我們的核心脈絡是梳理SpringBoot 啟動過程，并且回答Tomcat 是如何被啟動的。

我們可以看到WebServer 的實現目前內置的有5種。其實Spring Boot 還有一個特性叫做 自動裝配。

這就是為什么5個實現，我們最后啟動的是Tomcat。此處也不做展開。后面我專門搞一個解析SpringBoot 自動裝配的文章。

我們看一下內部start 的TomcatWebServer的內部實現。了解過Tomcat 源碼的同學看到這兒就基本明白了。

好源碼跟進過程我們到此結束，我們整理和總結一下。

通過掃一遍源碼我們大概可以總結出來如下三個階段

準備階段、應用上下文創建階段、刷新上下文階段。

準備階段 ：Spring Boot 會加載應用程序的初始設置，并創建 Spring Boot 上下文。這個階段的核心源碼是 SpringApplication 類的 run() 方法，它會調用 Spring Boot 的各個初始化器進行初始化和準備工作。

應用上下文創建階段 : Spring Boot 會創建應用程序的上下文，包括各種配置信息、Bean 的加載和初始化等。這個階段的核心源碼是 Spring Boot 自動配置機制，通過掃描 classpath 中的配置文件，自動加載和配置各種組件和 Bean。

刷新上下文階段 ：Spring Boot 會執行各種啟動任務，包括創建 Web 服務器、加載應用程序的配置、初始化各種組件等。這個階段的核心源碼是 Spring Boot 的刷新機制，它會調用各種初始化器和監聽器，執行各種啟動任務。其中啟動Tomcat 就是在這個環節進行。

2. 核心源碼解析

既然上面我們已經基本上總結除了，Spring Boot的啟動脈絡。也梳理出了一些核心源碼。那么我們對啟動過程的核心源碼解析一下。

2.1. 準備階段

在準備階段中，Spring Boot 會加載應用程序的初始設置，并創建 Spring Boot 上下文。這個階段的核心源碼是 SpringApplication 類的 run() 方法，它會調用 Spring Boot 的各個初始化器進行初始化和準備工作。

publicConfigurableApplicationContextrun(String...args){
//啟動計時器
StopWatchstopWatch=newStopWatch();
stopWatch.start();

//定義應用程序上下文和異常報告器列表
ConfigurableApplicationContextcontext=null;
CollectionexceptionReporters=newArrayList<>();

//配置Headless屬性
configureHeadlessProperty();

//獲取SpringBoot啟動監聽器
SpringApplicationRunListenerslisteners=getRunListeners(args);
//執行啟動監聽器的starting方法
listeners.starting();

try{
//解析命令行參數
ApplicationArgumentsapplicationArguments=newDefaultApplicationArguments(args);
//準備應用程序環境
ConfigurableEnvironmentenvironment=prepareEnvironment(listeners,applicationArguments);
//配置忽略BeanInfo
configureIgnoreBeanInfo(environment);
//打印Banner
BannerprintedBanner=printBanner(environment);
//創建應用程序上下文
context=createApplicationContext();
//獲取異常報告器,關于異常報告，我下次專門講一下SpringBoot 的異常收集器。
exceptionReporters=getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,newClass[]{ConfigurableApplicationContext.class},context);
//準備應用程序上下文
prepareContext(context,environment,listeners,applicationArguments,printedBanner);
//刷新應用程序上下文
refreshContext(context);
//刷新后操作
afterRefresh(context,applicationArguments);
//停止計時器
stopWatch.stop();
//記錄啟動日志
if(this.logStartupInfo){
newStartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(),stopWatch);
}
//執行啟動監聽器的started方法
listeners.started(context);
//執行Runner
callRunners(context,applicationArguments);
}catch(Throwableex){
//處理啟動失敗
handleRunFailure(context,ex,exceptionReporters,listeners);
thrownewIllegalStateException(ex);
}

try{
//執行啟動監聽器的running方法
listeners.running(context);
}catch(Throwableex){
//處理啟動失敗
handleRunFailure(context,ex,exceptionReporters,null);
thrownewIllegalStateException(ex);
}

//返回應用程序上下文
returncontext;
}

在 run() 方法中，Spring Boot 首先會創建一個 StopWatch 對象，用于記錄整個啟動過程的耗時。然后，Spring Boot 會調用 getRunListeners(args) 方法獲取 Spring Boot 的各個啟動監聽器，并調用starting() 方法通知這些監聽器啟動過程已經開始。接著調用 prepareEnvironment(listeners, applicationArguments) 方法創建應用程序的環境變量。

這個方法會根據用戶的配置和默認設置創建一個 ConfigurableEnvironment對象，并將其傳給后面的 createApplicationContext() 方法。printBanner(environment) 方法打印啟動界面的 Banner，調用 refreshContext(context)方法刷新上下文。這個方法會啟動上下文，執行各種啟動任務，包括創建 Web 服務器、加載應用程序的配置、初始化各種組件等。具體的啟動任務會在刷新上下文階段中進行。

2.2. 應用上下文創建階段

在應用上下文創建階段中，Spring Boot 會創建應用程序的上下文，包括各種配置信息、Bean 的加載和初始化等。這個階段的核心源碼是 Spring Boot 自動配置機制，通過掃描 classpath 中的配置文件，自動加載和配置各種組件和 Bean。

protectedConfigurableApplicationContextcreateApplicationContext(){
ClasscontextClass=this.applicationContextClass;
if(contextClass==null){
try{
switch(this.webApplicationType){
caseSERVLET:
contextClass=Class.forName(DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS);
break;
caseREACTIVE:
contextClass=Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS);
break;
default:
contextClass=Class.forName(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
}
}
catch(ClassNotFoundExceptionex){
thrownewIllegalStateException(
"UnabletocreateadefaultApplicationContext,"+
"pleasespecifyanApplicationContextClass",ex);
}
}
return(ConfigurableApplicationContext)BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}

在 createApplicationContext() 方法中，Spring Boot 首先會判斷應用程序的類型，如果是 Web 應用程序，則會創建一個 WebApplicationContext；否則，會創建一個普通的 ApplicationContext。調用 BeanUtils.instantiateClass(contextClass) 方法創建應用程序的上下文。這個方法會根據上面的邏輯創建一個相應的 ApplicationContext。調用 load() 方法加載應用程序的配置。

這個方法會掃描 classpath 中的各種配置文件，例如 application.properties、application.yml、META-INF/spring.factories 等，自動配置各種組件和 Bean。調用 postProcessApplicationContext() 方法對應用程序的上下文進行后處理。這個方法會調用各種初始化器和監聽器，執行各種初始化任務。

2.3. 刷新上下文階段

在刷新上下文階段中，Spring Boot 會執行各種啟動任務，包括創建 Web 服務器（剛才我們跟源碼的時候也看到了，如上我的截圖）、加載應用程序的配置、初始化各種組件等。這個階段的核心源碼是 Spring Boot 的刷新機制，它會調用各種初始化器和監聽器，執行各種啟動任務。

protectedvoidrefreshContext(ConfigurableApplicationContextapplicationContext){
refresh(applicationContext);
if(this.registerShutdownHook){
try{
applicationContext.registerShutdownHook();
}
catch(AccessControlExceptionex){
//Notallowedinsomeenvironments.
}
}
}

在 refreshContext() 方法中調用 refresh(applicationContext) 方法刷新上下文。這個方法是 ApplicationContext 接口的核心方法，會啟動上下文，執行各種啟動任務。調用 registerShutdownHook() 方法注冊應用程序的關閉鉤子。這個方法會在應用程序關閉時自動執行，清理資源、關閉線程等,所以我們利用此特性在服務關閉的時候清理一些資源。并向外部發送告警通知。

在 refresh(applicationContext) 方法中，Spring Boot 會執行上下文的各種啟動任務，包括創建 Web 服務器、加載應用程序的配置、初始化各種組件等。具體的啟動任務會調用各種初始化器和監聽器，例如：

for(ApplicationContextInitializerinitializer:getInitializers()){
initializer.initialize(applicationContext);
}

另外，Spring Boot 還會調用各種監聽器，我們不做贅述，例如：

for(ApplicationListenerlistener:getApplicationListeners()){
if(listenerinstanceofSmartApplicationListener){
SmartApplicationListenersmartListener=(SmartApplicationListener)listener;
if(smartListener.supportsEventType(eventType)
&&smartListener.supportsSourceType(sourceType)){
invokeListener(smartListener,event);
}
}
elseif(supportsEvent(listener,eventType)){
invokeListener(listener,event);
}
}

基本上就是這些了。

審核編輯：劉清