微服务 SpringBoot 2.0（启动剖析之SpringApplication.run） _Application

青春须早为，岂能长少年。这篇文章主要讲述微服务 SpringBoot 2.0：启动剖析之SpringApplication.run相关的知识，希望能为你提供帮助。

我以为只是运行了个main方法，可却启动了服务 —— java面试必修

引言
前一章我们讲解了启动原理的@SpringBootApplication部分，仔细跟着看代码还是很好理解，若需观看@SpringBootApplication注解部分请点击，接下来这章主要讲解run方法运行部分，run方法运行这里很枯燥乏味，所以请带好你的精气神，准备好水，因为实在是太干了。
运行启动
工具

SpringBoot版本：2.0.4
开发工具：IDEA 2018
Maven：3.3 9
JDK：1.8

我们继续看这段启动代码

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

SpringApplication.run分析分析该方法主要分两部分，一是SpringApplication实例化，二是run方法的执行。

#该方法返回一个ConfigurableApplicationContext对象 SpringApplication.run(MySpringConfigurationApp.class, args); //参数1-应用入口的类，参数2-命令行参数

分析点一、SpringApplication实例化在SpringApplication实例初始化的时候，它会做 4 件有意义的事情：

推断应用类型是Standard还是Web
可能会出现三种结果REACTIVE 、NONE、SERVLET ：

this.webApplicationType = this.deduceWebApplicationType(); //该行代码位于构造器中
查找并加载所有可用初始化器，设置到initializers属性中

this.setInitializers(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class)); //spring.factories处读取
找出所有的应用程序监听器，设置到listeners属性中。

this.setListeners(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class)); //该行代码位于构造器中
推断并设置main方法的定义类，意思就是找出运行的主类。

this.mainApplicationClass = this.deduceMainApplicationClass(); //该行代码位于构造器中

至此，对于SpringApplication实例的初始化过程就结束了，接下来进入方法调用环节。
分析点二、SpringApplication.run方法调用接下来的过程比较枯燥无味，如果您跟着仔细看完，你一定有所收获。
执行流程图源文件：https://www.processon.com/view/link/5b825917e4b0d4d65be7066aPS 画图好累

微服务 SpringBoot 2.0（启动剖析之SpringApplication.run）

文章图片
执行流程图流程图对应的代码如下

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) { //计时工具 StopWatch stopWatch = new StopWatch(); stopWatch.start(); ConfigurableApplicationContext context = null; Collection< SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList(); // step1设置java.awt.headless系统属性为true - 没有图形化界面 this.configureHeadlessProperty(); //step2初始化监听器 SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args); //step3启动已准备好的监听器，发布应用启动事件 listeners.starting(); Collection exceptionReporters; try {//step4根据SpringApplicationRunListeners以及参数来装配环境，如java -jar xx.jar --server.port=8000 ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args); ConfigurableEnvironment environment = this.prepareEnvironment(listeners, applicationArguments); this.configureIgnoreBeanInfo(environment); //step5打印Banner 就是启动Spring Boot的时候打印在console上的ASCII艺术字体 Banner printedBanner = this.printBanner(environment); //step6创建Spring ApplicationContext()上下文 context = this.createApplicationContext(); //step7准备异常报告器 exceptionReporters = this.getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class, new Class[]{ConfigurableApplicationContext.class}, context); //step8装配Context，上下文前置处理 this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner); //step9Spring上下文刷新处理 this.refreshContext(context); //step10Spring上下文后置结束处理 this.afterRefresh(context, applicationArguments); // 停止计时器监控 stopWatch.stop(); //输出日志记录执行主类名、时间信息 if (this.logStartupInfo) { (new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)).logStarted(this.getApplicationLog(), stopWatch); }//step11发布应用上下文启动完成事件 listeners.started(context); //step12执行所有 Runner 运行器 this.callRunners(context, applicationArguments); } catch (Throwable var10) { this.handleRunFailure(context, var10, exceptionReporters, listeners); throw new IllegalStateException(var10); }try { //step13发布应用上下文就绪事件 listeners.running(context); //step14返回应用上下文 return context; } catch (Throwable var9) { this.handleRunFailure(context, var9, exceptionReporters, (SpringApplicationRunListeners)null); throw new IllegalStateException(var9); } }

代码解析 step1 java.awt.headless系统属性设置

this.configureHeadlessProperty();

Headless模式是系统的一种配置模式。设置该默认值为：true，Java.awt.headless = true 有什么作用？

对于一个 Java 服务器来说经常要处理一些图形元素，例如地图的创建或者图形和图表等。这些API基本上总是需要运行一个X-server以便能使用AWT（Abstract Window Toolkit，抽象窗口工具集）。然而运行一个不必要的 X-server 并不是一种好的管理方式。有时你甚至不能运行 X-server,因此最好的方案是运行 headless 服务器，来进行简单的图像处理。

方法声明如下：

private void configureHeadlessProperty() { System.setProperty("java.awt.headless", System.getProperty("java.awt.headless", Boolean.toString(this.headless))); }

step2 初始化监听器

SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args);

该方法最终落到了loadSpringFactories方法上，加载了META-INF/spring.factories这个配置文件下的所有资源，并放入缓存，然后再获取了org.springframework.context.ApplicationListener定义的资源列表。这些也就是SpringBoot的自动装配资源，然后获取到后存放到list中，并调用createSpringFactoriesInstances函数创建了SpringFactories的实例。

方法声明如下：

private SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) { Class< ?> [] types = new Class[]{SpringApplication.class, String[].class}; return new SpringApplicationRunListeners(logger, this.getSpringFactoriesInstances(SpringApplicationRunListener.class, types, this, args)); }

META-INF/spring.factories文件部分： # Run Listeners org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener

step3 启动已准备好的监听器

listeners.starting();

通过step2操作拿到监听器集合了之后，再统一遍历出来后，为每个Listener都分配了一个任务线程去启动它们

方法声明如下： public void starting() { this.initialMulticaster.multicastEvent(new ApplicationStartingEvent(this.application, this.args)); } public void multicastEvent(ApplicationEvent event, @Nullable ResolvableType eventType) { ResolvableType type = eventType != null ? eventType : this.resolveDefaultEventType(event); Iterator var4 = this.getApplicationListeners(event, type).iterator(); while(var4.hasNext()) { ApplicationListener< ?> listener = (ApplicationListener)var4.next(); Executor executor = this.getTaskExecutor(); if (executor != null) { executor.execute(() -> { this.invokeListener(listener, event); }); } else { this.invokeListener(listener, event); } }}

step4 装配环境参数

ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);

我们来看一下new DefaultApplicationArguments(args)这个构造函数，跟踪进去发现调用的SimpleCommandLineArgsParser.parse函数，从下面代码中，可以看到该方法读取了命令行参数：

方法声明如下： public CommandLineArgs parse(String... args) { CommandLineArgs commandLineArgs = new CommandLineArgs(); String[] var3 = args; int var4 = args.length; //省略读取命令行代码... return commandLineArgs; }

tip：那到这里你是否会联想到：java -jar xx.jar --server.port=8000后面的参数呢
接着我们看下一行：

ConfigurableEnvironment environment = this.prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);

通过这行代码我们可以看到spring boot把前面创建出来的listeners和命令行参数，传递到prepareEnvironment函数中来准备运行环境。来看一下prepareEnvironment函数的真面目：

private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments) { // Create and configure the environment ConfigurableEnvironment environment = this.getOrCreateEnvironment(); this.configureEnvironment((ConfigurableEnvironment)environment, applicationArguments.getSourceArgs()); listeners.environmentPrepared((ConfigurableEnvironment)environment); this.bindToSpringApplication((ConfigurableEnvironment)environment); if (this.webApplicationType == WebApplicationType.NONE) { environment = (new EnvironmentConverter(this.getClassLoader())).convertToStandardEnvironmentIfNecessary( (ConfigurableEnvironment)environment); }ConfigurationPropertySources.attach((Environment)environment); return (ConfigurableEnvironment)environment; }

在这里我们看到了环境是通过getOrCreateEnvironment创建出来的，再深挖一下getOrCreateEnvironment的源码：

private ConfigurableEnvironment getOrCreateEnvironment() { //如果environment 已经存在，则直接返回当前的环境。思考：究竟什么情况下回存在呢？ if (this.environment != null) { return this.environment; } else { //判断webApplicationType是不是SERVLET，如果是，则创建Servlet的环境，否则创建基本环境 return (ConfigurableEnvironment)(this.webApplicationType == WebApplicationType.SERVLET ? new StandardServletEnvironment() : new StandardEnvironment()); } }

接着我们看下一行：

this.configureIgnoreBeanInfo(environment); private void configureIgnoreBeanInfo(ConfigurableEnvironment environment) { //如果System中的spring.beaninfo.ignore属性为空，就把当前环境中的属性覆盖上去 //spring.beaninfo.ignore= true 跳过搜索BeanInfo类 if (System.getProperty("spring.beaninfo.ignore") == null) { Boolean ignore = (Boolean)environment.getProperty("spring.beaninfo.ignore", Boolean.class, Boolean.TRUE); System.setProperty("spring.beaninfo.ignore", ignore.toString()); }}

step5 打印Banner

Banner printedBanner = this.printBanner(environment);

spring boot启动的时候，控制台显示的那个艺术字体图案
step6 创建Spring上下文

context = this.createApplicationContext();

spring boot是根据不同的webApplicationType的类型，来创建不同的ApplicationContext

代码声明如下： protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() { Class< ?> contextClass = this.applicationContextClass; if (contextClass == null) { try { switch(this.webApplicationType) { case SERVLET: contextClass = Class.forName("org.springframework.boot.web.servlet.context.AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext"); break; case REACTIVE: contextClass = Class.forName("org.springframework.boot.web.reactive.context.AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext"); break; default: contextClass = Class.forName("org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext"); } } catch (ClassNotFoundException var3) { throw new IllegalStateException("Unable create a default ApplicationContext, please specify an ApplicationContextClass", var3); } }return (ConfigurableApplicationContext)BeanUtils.instantiateClass(contextClass); }

step7 准备异常报告器继续来看下一步，准备异常报告，又特么是这个getSpringFactoriesInstances

exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances( SpringBootExceptionReporter.class, new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

大家可以再仔细看看META-INF/spring.factories文件

# Error Reporters org.springframework.boot.SpringBootExceptionReporter=org.springframework.boot.diagnostics.FailureAnalyzers

step8 装配Context，上下文前置处理

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

这行代码是把上面已经创建好的对象，传递给prepareContext来准备上下文

prepareContext()声明如下： private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context, ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) { //这里传入的是 StandardServletEnvironment context.setEnvironment(environment); //设置上下文的beanNameGenerator(bean生成器)和resourceLoader(资源加载器) this.postProcessApplicationContext(context); //拿到之前实例化SpringApplication对象的时候设置的ApplicationContextInitializer，调用它们的initialize方法，对上下文做初始化 this.applyInitializers(context); //调用listeners#contextPrepared,该方法是一个空实现，以后我们可以扩展的地方 listeners.contextPrepared(context); //打印启动日志 if (this.logStartupInfo) { this.logStartupInfo(context.getParent() == null); this.logStartupProfileInfo(context); } //往上下文的beanFactory中注册一个singleton的bean，bean的名字是springApplicationArguments，bean的实例是之前实例化的ApplicationArguments对象 context.getBeanFactory().registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments); //如果之前获取的printedBanner不为空 if (printedBanner != null) { //往上下文的beanFactory中注册一个singleton的bean，bean的名字是springBootBanner，bean的实例就是这个printedBanner.这里默认是SpringBootBanner. context.getBeanFactory().registerSingleton("springBootBanner", printedBanner); } //获取所有资源 Set< Object> sources = this.getAllSources(); Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty"); //调用load方法注册启动类的bean定义，也就是调用SpringApplication.run(Application.class, args); 的类 //SpringApplication的load方法内会创建BeanDefinitionLoader的对象，并调用它的load()方法 this.load(context, sources.toArray(new Object[0])); //上下文已经加载，该方法先找到所有的ApplicationListener，遍历这些listener //如果该listener继承了ApplicationContextAware类，这一步会调用它的setApplicationContext方法，设置context listeners.contextLoaded(context); }

step9 Spring上下文刷新 refreshContext

this.refreshContext(context);

在refreshContext函数中，第一行调用了

refresh(context);

跳转了一下，下面的代码是注册了一个应用关闭的函数钩子，如下

private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) { this.refresh(context); if (this.registerShutdownHook) { try { context.registerShutdownHook(); } catch (AccessControlException var3) { ; } }}

通过代码跟踪分析发现，其实是调用了AbstractApplicationContext中的refresh方法。
在ServletWebServerApplicationContext和ReactiveWebServerApplicationContext的refresh函数中都是调用了

super.refresh();

代码如下： public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException { Object var1 = this.startupShutdownMonitor; //同步快执行刷新操作 synchronized(this.startupShutdownMonitor) { //准备刷新上下文 this.prepareRefresh(); //获取了bean工厂以后，设置bean工厂的环境 ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory(); this.prepareBeanFactory(beanFactory); try { //发送了一个bean工厂的处理信号，紧接着回调处理器，注册到bean工厂 this.postProcessBeanFactory(beanFactory); this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory); this.registerBeanPostProcessors(beanFactory); //初始化监听器 this.initMessageSource(); //初始化监听管理器 this.initApplicationEventMulticaster(); this.onRefresh(); //把spring容器内的listener和beanfactory的listener都添加到广播器中： this.registerListeners(); //实例化BeanFactory 中已经被注册但是没被实例化的所有实例。初始化的过程中各种BeanPostProcessor已经开始生效 this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory); //收尾，刷新产生的缓存、初始化生命周期处理器LifecycleProcessor，并调用其onRefresh()方法、发布事件、调用LiveBeansView的registerApplicationContext注册context。 this.finishRefresh(); } catch (BeansException var9) { if (this.logger.isWarnEnabled()) { this.logger.warn("Exception encountered during context initialization - cancelling refresh attempt: " + var9); }this.destroyBeans(); this.cancelRefresh(var9); throw var9; } finally { this.resetCommonCaches(); }} }

step10 Spring上下文后置结束处理 afterRefresh在刷新完context后，调用了一个afterRefresh函数，这个函数前面已经说过了，是为了给ApplicationContext的子类留下的一个扩展点

this.afterRefresh(context, applicationArguments);

然后调用了

listeners.started(context);

，把监听器设置成了已经启动的状态。
最后调用了callRunners函数，获取所有的ApplicationRunner和CommandLineRunner然后调用他们的run方法：
step11 发布应用上下文启动完成事件把监听器设置成了已经启动的状态

listeners.started(context);

step12 执行所有Runner运行器调用了callRunners函数，获取所有的ApplicationRunner和CommandLineRunner然后调用他们的run方法
step13 发布应用上下文就绪事件

listeners.running(context);

触发所有 SpringApplicationRunListener监听器的 running 事件方法。
step14 返回上下文总结
本文分析了Spring Boot启动run方法，看得真的是让人头痛，但又不得不看，主要分为以下2步进行分析

SpringApplication实例的构建过程
其中主要涉及到了初始化器(Initializer)以及监听器(Listener)这两大概念，它们都通过META-INF/spring.factories完成定义。
SpringApplication实例run方法的执行过程
其中主要有一个SpringApplicationRunListeners的概念，它作为Spring Boot容器初始化时各阶段事件的中转器，将事件派发给感兴趣的Listeners(在SpringApplication实例的构建过程中得到的)。这些阶段性事件将容器的初始化过程给构造起来，提供了比较强大的可扩展性。

如果从可扩展性的角度出发，应用开发者可以在Spring Boot容器的启动阶段，扩展哪些内容呢：