Spring Boot启动过程及回调接口汇总

发表于 2021-09-23 阅读次数：本文字数： 2.9k 阅读时长 ≈ 11 分钟

注：本文基于spring-boot 1.4.1.RELEASE, spring 4.3.3.RELEASE撰写。

启动顺序

Spring boot的启动代码一般是这样的：

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

初始化SpringApplication

SpringApplication#run(Object source, String... args)#L1174
SpringApplication#L1186 -> SpringApplication(sources)#L236
SpringApplication#initialize(Object[] sources)#L256 javadoc
1. SpringApplication#L257 添加source（复数），SpringApplication使用source来构建Bean。一般来说在run的时候都会把@SpringBootApplication标记的类(本例中是SampleApplication)放到sources参数里，然后由这个类出发找到Bean的定义。
2. SpringApplication#L261 初始化ApplicationContextInitializer列表（见附录）
3. SpringApplication#L263 初始化ApplicationListener列表（见附录）
SpringApplication#L1186 -> SpringApplication#run(args)#L297，进入运行阶段

推送ApplicationStartedEvent

SpringApplication#run(args)#L297

SpringApplication#L303 初始化SpringApplicationRunListeners (SpringApplicationRunListener的集合)。它内部只包含EventPublishingRunListener。
SpringApplication#L304 推送ApplicationStartedEvent给所有的ApplicationListener（见附录）。下面是关心此事件的listener：
1. LiquibaseServiceLocatorApplicationListener
2. LoggingApplicationListener（见附录）

准备Environment

SpringApplication#run(args)#L297->#L308->prepareEnvironment(...)#L331准备ConfigurableEnvironment。

SpringApplication#L335 创建StandardEnvironment（见附录）。
SpringApplication#L336 配置StandardEnvironment，将命令行和默认参数整吧整吧，添加到MutablePropertySources。
SpringApplication#L337 推送ApplicationEnvironmentPreparedEvent给所有的ApplicationListener（见附录）。下面是关心此事件的listener:
BackgroundPreinitializer
FileEncodingApplicationListener
AnsiOutputApplicationListener
ConfigFileApplicationListener（见附录）
DelegatingApplicationListener
ClasspathLoggingApplicationListener
LoggingApplicationListener
ApplicationPidFileWriter

可以参考官方文档了解StandardEnvironment构建好之后，其MutablePropertySources内部到底有些啥东东。

创建及准备ApplicationContext

SpringApplication#run(args)#L297

SpringApplication#L311->SpringApplication#createApplicationContext()#L583创建ApplicationContext。可以看到实际上创建的是AnnotationConfigApplicationContext或AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext。
在构造AnnotationConfigApplicationContext的时候，间接注册了一个BeanDefinitionRegistryPostProcessor的Bean：ConfigurationClassPostProcessor。经由AnnotatedBeanDefinitionReader 构造函数->AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors。
SpringApplication#L313->SpringApplication#prepareContext(...)#L344准备ApplicationContext
SpringApplication#L347->context.setEnvironment(environment)，把之前准备好的Environment塞给ApplicationContext
SpringApplication#L348->postProcessApplicationContext(context)#L605，给ApplicationContext设置了一些其他东西
SpringApplication#L349->applyInitializers(context)#L630，调用之前准备好的ApplicationContextInitializer
SpringApplication#L350->listeners.contextPrepared(context)->EventPublishingRunListener.contextPrepared，但实际上啥都没做。
SpringApplication#L366->load#L687，负责将source(复数)里所定义的Bean加载到ApplicationContext里，在本例中就是SampleApplication，这些source是在初始化SpringApplication阶段获得的。
SpringApplication#L367->listeners.contextLoaded(context)->EventPublishingRunListener.contextLoaded。 1. 将SpringApplication自己拥有的ApplicationListener加入到ApplicationContext 1. 发送ApplicationPreparedEvent。目前已知关心这个事件的有ConfigFileApplicationListener、LoggingApplicationListener、ApplicationPidFileWriter

要注意的是在这个阶段，ApplicationContext里只有SampleApplication，SampleApplication是Bean的加载工作的起点。

刷新ApplicationContext

根据前面所讲，这里的ApplicationContext实际上是GenericApplicationContext ->AnnotationConfigApplicationContext或者AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext

SpringApplication#run(args)#L297 ->#L315->SpringApplication#refreshContext(context)#L370 ->#L371->SpringApplication#refresh(context)#L759 ->#L761->AbstractApplicationContext#refreshAbstractApplicationContext#L507

AbstractApplicationContext#L510->AbstractApplicationContext#prepareRefresh()#L575，做了一些初始化工作，比如设置了当前Context的状态，初始化propertySource（其实啥都没干），检查required的property是否都已在Environment中（其实并没有required的property可供检查）等。
AbstractApplicationContext#L513->obtainFreshBeanFactory()#L611，获得BeanFactory，实际上这里获得的是DefaultListableBeanFactory
AbstractApplicationContext#L516->prepareBeanFactory(beanFactory)#L625准备BeanFactory
给beanFactory设置了ClassLoader
给beanFactory设置了SpEL解析器
给beanFactory设置了PropertyEditorRegistrar
给beanFactory添加了ApplicationContextAwareProcessor（BeanPostProcessor的实现类），需要注意的是它是第一个被添加到BeanFactory的BeanPostProcessor
给beanFactory设置忽略解析以下类的依赖：ResourceLoaderAware、ApplicationEventPublisherAware、MessageSourceAware、ApplicationContextAware、EnvironmentAware。原因是注入这些回调接口本身没有什么意义。
给beanFactory添加了以下类的依赖解析：BeanFactory、ResourceLoader、ApplicationEventPublisher、ApplicationContext
给beanFactory添加LoadTimeWeaverAwareProcessor用来处理LoadTimeWeaverAware的回调，在和AspectJ集成的时候会用到
把getEnvironment()作为Bean添加到beanFactory中，Bean Name: environment
把getEnvironment().getSystemProperties()作为Bean添加到beanFactory中，Bean Name: systemProperties
把getEnvironment().getSystemEnvironment()作为Bean添加到beanFactory中，Bean Name: systemEnvironment
AbstractApplicationContext#L520->postProcessBeanFactory(beanFactory)，后置处理BeanFactory，实际啥都没做
AbstractApplicationContext#L523->invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)，利用BeanFactoryPostProcessor，对beanFactory做后置处理。调用此方法时有四个BeanFactoryPostProcessor：
SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer的内部类CachingMetadataReaderFactoryPostProcessor，是在 创建及准备ApplicationContext 2.3 时添加的：#L57
ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer的内部类ConfigurationWarningsPostProcessor，是在 创建及准备ApplicationContext 2.3 时添加的：#L60
ConfigFileApplicationListener的内部类PropertySourceOrderingPostProcessor，是在 创建及准备ApplicationContext 2.6 时添加的：#L158->#L199->#L244
ConfigurationClassPostProcessor，负责读取BeanDefinition是在 创建及准备ApplicationContext 1.1 时添加的
AbstractApplicationContext#L526 -> registerBeanPostProcessors(beanFactory)，注册BeanPostProcessor
AbstractApplicationContext#L529 -> initMessageSource()#L704，初始化MessageSource，不过其实此时的MessageSource是个Noop对象。
AbstractApplicationContext#L532 -> initApplicationEventMulticaster()#L739，初始化ApplicationEventMulticaster。
AbstractApplicationContext#L535 -> onRefresh()#L793，这个方法啥都没做
AbstractApplicationContext#L538 -> registerListeners()#L801，把自己的ApplicationListener注册到ApplicationEventMulticaster里，并且将之前因为没有ApplicationEventMulticaster而无法发出的ApplicationEvent发送出去。
AbstractApplicationContext#L541->finishBeanFactoryInitialization#L828。注意#L861，在这一步的时候才会实例化所有non-lazy-init bean，这里说的实例化不只是new而已，注入、BeanPostProcessor都会执行。
AbstractApplicationContext#L544->finishRefresh()#L869。
在#L877发送了ContextRefreshedEvent

调用 ApplicationRunner 和 CommandLineRunner

SpringApplication#run(args)#L297

->afterRefresh(context, applicationArguments)#L316

->callRunners(context, args)#L771

->#L774 先后调用了当前ApplicationContext中的ApplicationRunner和CommandLineRunner。关于它们的相关文档可以看这里。

需要注意的是，此时的ApplicationContext已经刷新完毕了，该有的Bean都已经有了。

推送ApplicationReadyEvent or ApplicationFailedEvent

SpringApplication#run(args)#L297

->listeners.finished(context, null)#L317 间接地调用了EventPublishingRunListener#getFinishedEventEventPublishingRunListener#L96，发送了ApplicationReadyEvent或ApplicationFailedEvent

回调接口

ApplicationContextInitializer

javadoc 相关文档

加载方式：读取classpath*:META-INF/spring.factories中key等于org.springframework.context.ApplicationContextInitializer的property列出的类

排序方式：AnnotationAwareOrderComparator

已知清单1：spring-boot-1.4.1.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories

ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer（优先级：0）
ContextIdApplicationContextInitializer（优先级：Ordered.LOWEST_PRECEDENCE - 10）
DelegatingApplicationContextInitializer（优先级：无=Ordered.LOWEST_PRECEDENCE）
ServerPortInfoApplicationContextInitializer（优先级：无=Ordered.LOWEST_PRECEDENCE）

已知清单2：spring-boot-autoconfigure-1.4.1.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories

SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer（优先级：无=Ordered.LOWEST_PRECEDENCE）
AutoConfigurationReportLoggingInitializer（优先级：无=Ordered.LOWEST_PRECEDENCE）

ApplicationListener

javadoc 相关文档

加载方式：读取classpath*:META-INF/spring.factories中key等于org.springframework.context.ApplicationListener的property列出的类

排序方式：AnnotationAwareOrderComparator

已知清单1：spring-boot-1.4.1.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories中定义的

ClearCachesApplicationListener（优先级：无=Ordered.LOWEST_PRECEDENCE）
ParentContextCloserApplicationListener（优先级：Ordered.LOWEST_PRECEDENCE - 10）
FileEncodingApplicationListener（优先级：Ordered.LOWEST_PRECEDENCE）
AnsiOutputApplicationListener（优先级：ConfigFileApplicationListener.DEFAULT_ORDER + 1）
ConfigFileApplicationListener（优先级：Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE + 10）
DelegatingApplicationListener（优先级：0)
LiquibaseServiceLocatorApplicationListener（优先级：无=Ordered.LOWEST_PRECEDENCE）
ClasspathLoggingApplicationListener（优先级：LoggingApplicationListener的优先级 + 1）
LoggingApplicationListener（优先级：Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE + 20）

已知清单2：spring-boot-autoconfigure-1.4.1.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories中定义的

BackgroundPreinitializer

SpringApplicationRunListener

javadoc

加载方式：读取classpath*:META-INF/spring.factories中key等于org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener的property列出的类

排序方式：AnnotationAwareOrderComparator

已知清单：spring-boot-1.4.1.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories定义的

org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener（优先级：0）

EnvironmentPostProcessor

EnvironmentPostProcessor可以用来自定义StandardEnvironment（相关文档）。

加载方式：读取classpath*:META-INF/spring.factories中key等于org.springframework.boot.env.EnvironmentPostProcessor的property列出的类

排序方式：AnnotationAwareOrderComparator

已知清单：spring-boot-1.4.1.RELEASE.jar!/META-INF/spring.factories定义的

CloudFoundryVcapEnvironmentPostProcessor（优先级：ConfigFileApplicationListener.DEFAULT_ORDER - 1）
SpringApplicationJsonEnvironmentPostProcessor（优先级：Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE + 5）

BeanPostProcessor

javadoc 相关文档

用来对Bean实例进行修改的勾子，根据Javadoc ApplicationContext会自动侦测到BeanPostProcessor Bean，然后将它们应用到后续创建的所有Bean上。

BeanFactoryPostProcessor和BeanDefinitionRegistryPostProcessor

*Aware

*Aware是一类可以用来获得Spring对象的interface，这些interface都继承了Aware，已知的有：

@Configuration 和 Auto-configuration

@Configuration替代xml来定义BeanDefinition的一种手段。Auto-configuration也是定义BeanDefinition的一种手段。

这两者的相同之处有：

都是使用@Configuration注解的类，这些类里都可以定义@Bean、@Import、@ImportResource。
都可以使用@Condition*来根据情况选择是否加载

而不同之处有：

加载方式不同：
- 普通@Configuration则是通过扫描package path加载的
- Auto-configuration的是通过读取classpath*:META-INF/spring.factories中key等于org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration的property列出的@Configuration加载的
加载顺序不同：普通@Configuration的加载在Auto-configuration之前，但是有例外情况，看下面。
内部加载顺序可控上的不同：
- 普通@Configuration则无法控制加载顺序
- Auto-configuration可以使用@AutoConfigureOrder、@AutoConfigureBefore、@AutoConfigureAfter

以下情况下Auto-configuration会在普通@Configuration前加载：

Auto-configuration如果出现在最初的扫描路径里（@ComponentScan），就会被提前加载到，然后被当作普通的@Configuration处理，这样@AutoConfigureBefore和@AutoConfigureAfter就没用了。参看例子代码里的InsideAutoConfiguration和InsideAutoConfiguration2。
Auto-configuration如果提供BeanPostProcessor，那么它会被提前加载。参见例子代码里的BeanPostProcessorAutoConfiguration。
Auto-configuration如果使用了ImportBeanDefinitionRegistrar，那么ImportBeanDefinitionRegistrar会被提前加载。参见例子代码里的ImportBeanDefinitionRegistrarAutoConfiguration。
Auto-configuration如果使用了ImportSelector，那么ImportSelector会被提前加载。参见例子代码里的UselessDeferredImportSelectorAutoConfiguration。

参考EnableAutoConfiguration和附录EnableAutoConfigurationImportSelector了解Spring boot内部处理机制。

AnnotatedBeanDefinitionReader

这个类用来读取@Configuration和@Component，并将BeanDefinition注册到ApplicationContext里。

ConfigurationClassPostProcessor

ConfigurationClassPostProcessor是一个BeanDefinitionRegistryPostProcessor，负责处理@Configuration。

需要注意一个烟雾弹：看#L296->ConfigurationClassUtils#L209。而order的值则是在ConfigurationClassUtils#L122从注解中提取的。这段代码似乎告诉我们它会对@Configuration进行排序，然后按次序加载。实际上不是的，@Configuration是一个递归加载的过程。在本例中，是先从SampleApplication开始加载的，而事实上在这个时候，也就只有SampleApplication它自己可以提供排序。而之后则直接使用了ConfigurationClassParser，它里面并没有排序的逻辑。

关于排序的方式简单来说是这样的：@Configuration的排序根据且只根据@Order排序，如果没有@Order则优先级最低。

ConfigurationClassParser

前面讲了ConfigurationClassPostProcessor使用ConfigurationClassParser，实际上加载@Configuration的工作是在这里做的。

下面讲以下加载的顺序：

以SampleApplication为起点开始扫描
扫描得到所有的@Configuration和@Component，从中读取BeanDefinition并导入：
如果@Configuration注解了@Import 1. 如果使用的是ImportSelector，则递归导入 1. 如果使用的是ImportBeanDefinitionRegistrar，则递归导入 1. 如果使用的是DeferredImportSelector，则仅收集不导入
如果@Configuration注解了@ImportResource，则递归导入
迭代之前收集的DeferredImportSelector，递归导入

那Auto-configuration在哪里呢？实际上是在第3步里，@SpringBootApplication存在注解@EnableAutoConfiguration，它使用了EnableAutoConfigurationImportSelector， EnableAutoConfigurationImportSelector是一个DeferredImportSelector，所以也就是说，Auto-configuration是在普通@Configuration之后再加载的。

顺带一提，如果Auto-configuration里再使用DeferredImportSelector，那么效果和使用ImportSelector效果是一样的，不会再被延后处理。参见例子代码里的UselessDeferredImportSelectorAutoConfiguration。

EnableAutoConfigurationImportSelector

EnableAutoConfigurationImportSelector负责导入Auto-configuration。

它利用AutoConfigurationSorter对Auto-configuration进行排序。逻辑算法是：

先根据类名排序
再根据@AutoConfigureOrder排序，如果没有@AutoConfigureOrder则优先级最低
再根据@AutoConfigureBefore，@AutoConfigureAfter排序

内置类说明

LoggingApplicationListener

LoggingApplicationListener用来配置日志系统的，比如logback、log4j。Spring boot对于日志有详细解释，如果你想自定义日志配置，那么也请参考本文中对于LoggingApplicationListener的被调用时机的说明以获得更深入的了解。

StandardEnvironment

StandardEnvironment有一个MutablePropertySources，它里面有多个PropertySource，PropertySource负责提供property（即property的提供源），目前已知的PropertySource实现有：MapPropertySource、SystemEnvironmentPropertySource、CommandLinePropertySource等。当StandardEnvironment查找property值的时候，是从MutablePropertySources里依次查找的，而且一旦查找到就不再查找，也就是说如果要覆盖property的值，那么就得提供顺序在前的PropertySource。

ConfigFileApplicationListener

ConfigFileApplicationListener用来将application.properties加载到StandardEnvironment中。

ConfigFileApplicationListener内部使用了EnvironmentPostProcessor（见附录）自定义StandardEnvironment

ApplicationContextAwareProcessor

ApplicationContextAwareProcessor实现了BeanPostProcessor接口，根据javadoc这个类用来调用以下接口的回调方法：

AnnotationConfigApplicationContext

根据javadoc，这个类用来将@Configuration和@Component作为输入来注册BeanDefinition。

特别需要注意的是，在javadoc中讲到其支持@Bean的覆盖：

In case of multiple @Configuration classes, @Bean methods defined in later classes will override those defined in earlier classes. This can be leveraged to deliberately override certain bean definitions via an extra @Configuration class.

它使用AnnotatedBeanDefinitionReader来读取@Configuration和@Component。

AnnotatedBeanDefinitionReader

AnnotatedBeanDefinitionReader在其构造函数内部间接(AnnotationConfigUtils#L145)的给BeanFactory注册了几个与BeanDefinition相关注解的处理器。