从哪入手？
相信很多人尝试读过 Spring Boot 的源码，但是始终没有找到合适的方法。那是因为你对 Spring Boot 的各个组件、机制不是很了解，研究起来就像大海捞针。
至于从哪入手不是很简单的问题吗，当然主启动类了，即是标注着 @SpringBootApplication 注解并且有着 main() 方法的类，如下一段代码:
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| @SpringBootApplication
public class BootApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(BootApplication.class, args);
}
}
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源码如何切分?
SpringApplication中的静态run()方法并不是一步完成的，最终执行的源码如下：
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public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {
return new SpringApplication(primarySources).run(args);
}
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很显然分为两个步骤，分别是创建 SpringApplication 和执行 run() 方法，下面将分为这两个部分介绍。
如何创建SpringApplication？
创建即是new对象了，DEBUG跟进代码，最终执行的SpringApplication构造方法如下图：
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| public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
this.resourceLoader = resourceLoader;
Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
this.primarySources = new LinkedHashSet(Arrays.asList(primarySources));
this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
this.bootstrapRegistryInitializers = new ArrayList(this.getSpringFactoriesInstances(BootstrapRegistryInitializer.class));
this.setInitializers(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
this.setListeners(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
this.mainApplicationClass = this.deduceMainApplicationClass();
}
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如上图中标注的注释，创建过程重用的其实分为 2 、 3 、 4 这三个阶段，下面将会一一介绍每个阶段 做了什么事。
设置应用类型
这个过程非常重要，直接决定了项目的类型，应用类型分为三种，都在WebApplicationType这个枚举类中，如下：
NONE：顾名思义，什么都没有，正常流程走，不额外的启动web容器，比如Tomcat。SERVLET：基于servlet的web程序，需要启动内嵌的servletweb容器，比如Tomcat。REACTIVE：基于reactive的web程序，需要启动内嵌reactiveweb容器，作者不是很了解，不便多说。
判断的依据很简单，就是加载对应的类，比如加载了DispatcherServlet等则会判断是Servlet的web程序。源码如下：
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| private static final String WEBMVC_INDICATOR_CLASS = "org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet";
private static final String WEBFLUX_INDICATOR_CLASS = "org.springframework.web.reactive.DispatcherHandler";
private static final String JERSEY_INDICATOR_CLASS = "org.glassfish.jersey.servlet.ServletContainer";
static WebApplicationType deduceFromClasspath() {
if (ClassUtils.isPresent(WEBFLUX_INDICATOR_CLASS, null) && !ClassUtils.isPresent(WEBMVC_INDICATOR_CLASS, null)
&& !ClassUtils.isPresent(JERSEY_INDICATOR_CLASS, null)) {
return WebApplicationType.REACTIVE;
}
for (String className : SERVLET_INDICATOR_CLASSES) {
if (!ClassUtils.isPresent(className, null)) {
return WebApplicationType.NONE;
}
}
return WebApplicationType.SERVLET;
}
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这里我引入了spring-boot-starter-web,肯定是Servlet的web程序。
设置初始化器(Initializer)
初始化器ApplicationContextInitializer是个好东西，用于IOC容器刷新之前初始化一些组件，比如ServletContextApplicationContextInitializer。
那么如何获取初始化器呢？跟着上图中的代码进入，在SpringApplication中的如下图中的方法：
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| private <T> Collection<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, Class<?>[] parameterTypes, Object... args) {
ClassLoader classLoader = getClassLoader();
Set<String> names = new LinkedHashSet<>(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);
AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
return instances;
}
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相对重要的就是第一步获取初始化器的名称了，这个肯定是全类名了，详细源码肯定在loadFactoryNames()方法中了，跟着源码进入，最终调用的是#SpringFactoriesLoader.loadSpringFactories()方法。
loadSpringFactories()方法就不再详细解释了，其实就是从类路径META-INF/spring.factories中加载ApplicationContextInitializer的值。
在spring-boot-autoconfigure的spring.factories文件中的值如下图：
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org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,\
org.springframework.boot.autoconfigure.logging.ConditionEvaluationReportLoggingListener
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上面的只是一部分初始化器，因为spring.factories文件不止一个。
这也告诉我们自定义一个ApplicationContextInitializer只需要实现接口，在spring.factories文件中设置即可。
设置监听器(Listener)
监听器（ApplicationListener）这个概念在Spring中就已经存在，主要用于监听特定的事件(ApplicationEvent)，比如IOC容器刷新、容器关闭等。
Spring Boot扩展了ApplicationEvent构建了SpringApplicationEvent这个抽象类，主要用于Spring Boot启动过程中触发的事件，比如程序启动中、程序启动完成等。如下图：
监听器如何获取？从源码中知道其实和初始化器(ApplicationContextInitializer)执行的是同一个方法，同样是从META-INF/spring.factories文件中获取。
在spring-boot-autoconfigure的spring.factories文件中的值如下图：
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org.springframework.context.ApplicationListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.BackgroundPreinitializer
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spring.factories文件不止一个，同样监听器也不止以上这些。
总结
SpringApplication的构建都是为了run()方法启动做铺垫，构造方法中总共就有几行代码，最重要的部分就是设置应用类型、设置初始化器、设置监听器。
「注意」：初始化器和这里的监听器都要放置在spring.factories文件中才能在这一步骤加载，否则不会生效，因此此时IOC容器还未创建，即使将其注入到IOC容器中也是不会生效的。
作者简单的画了张执行流程图，仅供参考，如下：
执行run()方法
上面分析了SpringApplication的构建过程，一切都做好了铺垫，现在到了启动的过程了。
作者根据源码将启动过程分为了「8步」，下面将会一一介绍。
1. 获取、启动运行过程监听器
SpringApplicationRunListener这个监听器和ApplicationListener不同，它是用来监听应用程序启动过程的，接口的各个方法含义如下：
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| public interface SpringApplicationRunListener {
void starting();
void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment);
void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context);
void contextLoaded(ConfigurableApplicationContext context);
void started(ConfigurableApplicationContext context);
void running(ConfigurableApplicationContext context);
void failed(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception);
}
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如何获取运行监听器？
在SpringApplication#run()方法中，源码如下：
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SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
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跟进getRunListeners()方法，其实还是调用了loadFactoryNames()方法从spring.factories文件中获取值，如下：
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| org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=\
org.springframework.boot.context.event.EventPublishingRunListener
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最终注入的是EventPublishingRunListener这个实现类，创建实例过程肯定是通过反射了，因此我们看看它的构造方法，如下图：
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| 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);
}
}
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这个运行监听器内部有一个事件广播器(SimpleApplicationEventMulticaster)，主要用来广播特定的事件(SpringApplicationEvent)来触发特定的监听器ApplicationListener。
EventPublishingRunListener中的每个方法用来触发SpringApplicationEvent中的不同子类。
如何启动运行监听器？
在SpringApplication#run()方法中，源码如下：
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| //执行starting()方法
listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);
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执行SpringApplicationRunListeners的starting()方法，跟进去其实很简单，遍历执行上面获取的运行监听器，这里只有一个EventPublishingRunListener。因此执行的是它的starting()方法，源码如下图：
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| @Override
public void starting(ConfigurableBootstrapContext bootstrapContext) {
this.initialMulticaster
.multicastEvent(new ApplicationStartingEvent(bootstrapContext, this.application, this.args));
}
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上述源码中逻辑很简单，其实只是执行了multicastEvent()方法，广播了ApplicationStartingEvent事件。至于multicastEvent()内部方法感兴趣的可以看看，其实就是遍历ApplicationListener的实现类，找到监听ApplicationStartingEvent这个事件的监听器，执行onApplicationEvent()方法。
总结
这一步其实就是广播了ApplicationStartingEvent事件来触发监听这个事件的ApplicationListener。
因此如果自定义了ApplicationListener并且监听了ApplicationStartingEvent（应用程序开始启动）事件，则这个监听器将会被触发。
2. 环境构建
这一步主要用于加载系统配置以及用户的自定义配置(application.properties)，源码如下，在run()方法中：
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| ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);
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prepareEnvironment方法内部广播了ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，源码如下图：
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| private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners,
DefaultBootstrapContext bootstrapContext, ApplicationArguments applicationArguments) {
ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();
configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
ConfigurationPropertySources.attach(environment);
listeners.environmentPrepared(bootstrapContext, environment);
DefaultPropertiesPropertySource.moveToEnd(environment);
Assert.state(!environment.containsProperty("spring.main.environment-prefix"),
"Environment prefix cannot be set via properties.");
bindToSpringApplication(environment);
if (!this.isCustomEnvironment) {
EnvironmentConverter environmentConverter = new EnvironmentConverter(getClassLoader());
environment = environmentConverter.convertEnvironmentIfNecessary(environment, deduceEnvironmentClass());
}
ConfigurationPropertySources.attach(environment);
return environment;
}
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环境构建这一步加载了系统环境配置、用户自定义配置并且广播了ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，触发监听器。
3. 创建IOC容器
源码在run()方法中，如下：
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| context = createApplicationContext();
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跟进代码，真正执行的是ApplicationContextFactory方法：
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| protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
return this.applicationContextFactory.create(this.webApplicationType);
}
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根据webApplicationType决定创建的类型，很显然，我这里的是servlet，因此创建的是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。
这一步仅仅是创建了IOC容器，未有其他操作。
4. IOC容器的前置处理
这一步真是精华了，在刷新容器之前做准备，其中有一个非常关键的操作：将启动类注入容器，为后续的自动化配置奠定基础。源码如下：
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| prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,printedBanner);
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prepareContext()源码解析如下图，内容还是挺多的：
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| private void prepareContext(DefaultBootstrapContext bootstrapContext, ConfigurableApplicationContext context,
ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners,
ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
context.setEnvironment(environment);
postProcessApplicationContext(context);
applyInitializers(context);
listeners.contextPrepared(context);
bootstrapContext.close(context);
if (this.logStartupInfo) {
logStartupInfo(context.getParent() == null);
logStartupProfileInfo(context);
}
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();
beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);
if (printedBanner != null) {
beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
}
if (beanFactory instanceof AbstractAutowireCapableBeanFactory) {
((AbstractAutowireCapableBeanFactory) beanFactory).setAllowCircularReferences(this.allowCircularReferences);
if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {
((DefaultListableBeanFactory) beanFactory)
.setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);
}
}
if (this.lazyInitialization) {
context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());
}
context.addBeanFactoryPostProcessor(new SpringApplication.PropertySourceOrderingBeanFactoryPostProcessor(context));
Set<Object> sources = getAllSources();
Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
load(context, sources.toArray(new Object[0]));
listeners.contextLoaded(context);
}
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从上述源码可以看出步骤很多，下面将会详细介绍几个重点的内容。
调用初始化器
在SpringApplication构建过程中设置的初始化器，从spring.factories取值的。执行的流程很简单，遍历执行，源码如下：
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| 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);
}
}
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将自定义的ApplicationContextInitializer放在META-INF/spring.factories中，在此时也是会被调用。
加载启动类，注入容器
这一步是将主启动类加载到IOC容器中，作为后续自动配置的入口。
在SpringApplication构建过程中将主启动类放置在primarySources这个集合中，此时的getAllSources()即是从其中取值，如下：
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| public Set<Object> getAllSources() {
Set<Object> allSources = new LinkedHashSet<>();
if (!CollectionUtils.isEmpty(this.primarySources)) {
allSources.addAll(this.primarySources);
}
if (!CollectionUtils.isEmpty(this.sources)) {
allSources.addAll(this.sources);
}
return Collections.unmodifiableSet(allSources);
}
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这里取出的就是主启动类，当然你的项目中可能不止一个，接下来就是将其加载到IOC容器中了，源码如下：
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| load(context, sources.toArray(new Object[0]));
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跟着代码进去，其实主要逻辑都在BeanDefinitionLoader.load()方法，如下：
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| private void load(Class<?> source) {
if (isGroovyPresent() && BeanDefinitionLoader.GroovyBeanDefinitionSource.class.isAssignableFrom(source)) {
BeanDefinitionLoader.GroovyBeanDefinitionSource loader = BeanUtils.instantiateClass(source, BeanDefinitionLoader.GroovyBeanDefinitionSource.class);
((GroovyBeanDefinitionReader) this.groovyReader).beans(loader.getBeans());
}
if (isEligible(source)) {
this.annotatedReader.register(source);
}
}
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将主启动类加载到beanDefinitionMap，后续该启动类将作为开启自动配置化的入口，后续章节详细介绍。
两次广播事件
这一步涉及到了两次事件广播，分别是ApplicationContextInitializedEvent和ApplicationPreparedEvent，对应的源码如下：
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| listeners.contextPrepared(context);
load(context, sources.toArray(new Object[0]));
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5. 刷新容器
刷新容器完全是Spring的功能了，比如初始化资源，初始化上下文广播器等，这个就不再详细介绍，有兴趣可以看看Spring的源码。
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| protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
Assert.isInstanceOf(AbstractApplicationContext.class, applicationContext);
((AbstractApplicationContext)applicationContext).refresh();
}
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
prepareRefresh();
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
prepareBeanFactory(beanFactory);
try {
postProcessBeanFactory(beanFactory);
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
registerBeanPostProcessors(beanFactory);
initMessageSource();
initApplicationEventMulticaster();
onRefresh();
registerListeners();
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
finishRefresh();
}
finally {
resetCommonCaches();
}
}
}
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6. IOC容器的后置处理
一个扩展方法，源码如下：
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| afterRefresh(context, applicationArguments);
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默认为空，如果有自定义需求可以重写，比如打印一些启动结束日志等。
7. 发出结束执行的事件
同样是EventPublishingRunListener这个监听器，广播ApplicationStartedEvent事件。
但是这里广播事件和前几次不同，并不是广播给SpringApplication中的监听器（在构建过程中从spring.factories文件获取的监听器）。因此在IOC容器中注入的监听器（使用@Component等方式注入的）也能够生效。前面几个事件只有在spring.factories文件中设置的监听器才会生效。
跟着代码进入，可以看到started()方法源码如下：
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| @Override
public void started(ConfigurableApplicationContext context, Duration timeTaken) {
context.publishEvent(new ApplicationStartedEvent(this.application, this.args, context, timeTaken));
AvailabilityChangeEvent.publish(context, LivenessState.CORRECT);
}
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这里并没有用事件广播器SimpleApplicationEventMulticaster广播事件，而是使用ConfigurableApplicationContext直接在IOC容器中发布事件。
8. 执行Runners
Spring Boot 提供了两种Runner让我们定制一些额外的操作，分别是CommandLineRunner和ApplicationRunner，关于这两个的区别，后面文章详细介绍。
调用的源码如下：
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| callRunners(context, applicationArguments);
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跟进代码，其实真正执行的是如下方法：
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| private void callRunners(ApplicationContext context, ApplicationArguments args) {
List<Object> runners = new ArrayList<>();
runners.addAll(context.getBeansOfType(ApplicationRunner.class).values());
runners.addAll(context.getBeansOfType(CommandLineRunner.class).values());
AnnotationAwareOrderComparator.sort(runners);
for (Object runner : new LinkedHashSet<>(runners)) {
if (runner instanceof ApplicationRunner) {
callRunner((ApplicationRunner) runner, args);
}
if (runner instanceof CommandLineRunner) {
callRunner((CommandLineRunner) runner, args);
}
}
}
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逻辑很简单，从IOC容器中获取，遍历调用。
总结
Spring Boot 启动流程相对简单些，作者将其细分了以上八个步骤，希望能够帮助读者理解，流程图如下：
