正文

我们开发任何一个Spring Boot项目，都会用到如下的启动类

@SpringBootApplication　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//Annotation（注解）定义了（@SpringBootApplication）

public class Application { public static void main(String[] args) {　　　　　　　　　　 //类定义（SpringApplication.run）

SpringApplication.run(Application.class, args); } }

从上面代码可以看出，Annotation定义（@SpringBootApplication）和类定义（SpringApplication.run）最为耀眼，所以要揭开SpringBoot的神秘面纱，我们要从这两位开始就可以了。

SpringBootApplication背后的秘密

@Target(ElementType.TYPE)            // 注解的适用范围，其中TYPE用于描述类、接口（包括包注解类型）或enum声明@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  // 注解的生命周期，保留到class文件中（三个生命周期）@Documented                          // 表明这个注解应该被javadoc记录@Inherited                           // 子类可以继承该注解@SpringBootConfiguration             // 继承了Configuration，表示当前是注解类@EnableAutoConfiguration             // 开启springboot的注解功能，springboot的四大神器之一，其借助@import的帮助@ComponentScan(excludeFilters = {    // 扫描路径设置（具体使用待确认）        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),        @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })public @interface SpringBootApplication {...}

虽然定义使用了多个Annotation进行了原信息标注，但实际上重要的只有三个Annotation：

@Configuration（@SpringBootConfiguration点开查看发现里面还是应用了@Configuration）

@EnableAutoConfiguration

@ComponentScan

所以，如果我们使用如下的SpringBoot启动类，整个SpringBoot应用依然可以与之前的启动类功能对等：

@Configuration@EnableAutoConfiguration@ComponentScanpublic class Application {    public static void main(String[] args) {        SpringApplication.run(Application.class, args);    }}

每次写这3个比较累，所以写一个@SpringBootApplication方便点。接下来分别介绍这3个Annotation。

@Configuration

这里的@Configuration对我们来说不陌生，它就是JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置类使用的那个@Configuration，SpringBoot社区推荐使用基于JavaConfig的配置形式，所以，这里的启动类标注了@Configuration之后，本身其实也是一个IoC容器的配置类。

举几个简单例子回顾下，XML跟config配置方式的区别：

- 表达形式层面
  基于XML配置的方式是这样：

而基于JavaConfig的配置方式是这样：

@Configurationpublic class MockConfiguration{    //bean定义}

任何一个标注了@Configuration的Java类定义都是一个JavaConfig配置类。

- 注册bean定义层面
  基于XML的配置形式是这样：

...

而基于JavaConfig的配置形式是这样的：

@Configurationpublic class MockConfiguration{    @Bean    public MockService mockService(){        return new MockServiceImpl();    }}

任何一个标注了@Bean的方法，其返回值将作为一个bean定义注册到Spring的IoC容器，方法名将默认成该bean定义的id。

- 表达依赖注入关系层面
  为了表达bean与bean之间的依赖关系，在XML形式中一般是这样：

而基于JavaConfig的配置形式是这样的：

@Configurationpublic class MockConfiguration{    @Bean    public MockService mockService(){        return new MockServiceImpl(dependencyService());    }        @Bean    public DependencyService dependencyService(){        return new DependencyServiceImpl();    }}

如果一个bean的定义依赖其他bean,则直接调用对应的JavaConfig类中依赖bean的创建方法就可以了。

@ComponentScan

@ComponentScan这个注解在Spring中很重要，它对应XML配置中的元素，@ComponentScan的功能其实就是自动扫描并加载符合条件的组件（比如@Component和@Repository等）或者bean定义，最终将这些bean定义加载到IoC容器中。

我们可以通过basePackages等属性来细粒度的定制@ComponentScan自动扫描的范围，如果不指定，则默认Spring框架实现会从声明@ComponentScan所在类的package进行扫描。

                            
注：所以SpringBoot的启动类最好是放在root package下，因为默认不指定basePackages。

@EnableAutoConfiguration

个人感觉@EnableAutoConfiguration这个Annotation最为重要，所以放在最后来解读，大家是否还记得Spring框架提供的各种名字为@Enable开头的Annotation定义？比如@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等，@EnableAutoConfiguration的理念和做事方式其实一脉相承，简单概括一下就是，借助@Import的支持，收集和注册特定场景相关的bean定义。

@EnableScheduling是通过@Import将Spring调度框架相关的bean定义都加载到IoC容器。

@EnableMBeanExport是通过@Import将JMX相关的bean定义加载到IoC容器。

而@EnableAutoConfiguration也是借助@Import的帮助，将所有符合自动配置条件的bean定义加载到IoC容器，仅此而已！

@EnableAutoConfiguration作为一个复合Annotation,其自身定义关键信息如下：

@SuppressWarnings("deprecation")@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Documented@Inherited@AutoConfigurationPackage@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)public @interface EnableAutoConfiguration {    ...}

两个比较重要的注解：

@AutoConfigurationPackage：自动配置包

@Import: 导入自动配置的组件

AutoConfigurationPackage注解：

1     static class Registrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, DeterminableImports {2 3         @Override4         public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata,5                 BeanDefinitionRegistry registry) {6             register(registry, new PackageImport(metadata).getPackageName());7         }

它其实是注册了一个Bean的定义。

new PackageImport(metadata).getPackageName()，它其实返回了当前主程序类的 同级以及子级 的包组件。

以上图为例，DemoApplication是和demo包同级，但是demo2这个类是DemoApplication的父级，和example包同级

也就是说，DemoApplication启动加载的Bean中，并不会加载demo2，这也就是为什么，我们要把DemoApplication放在项目的最高级中。

Import(AutoConfigurationImportSelector.class)注解：

可以从图中看出 AutoConfigurationImportSelector 继承了 DeferredImportSelector 继承了 ImportSelector

ImportSelector有一个方法为：selectImports。

@Override    public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {        if (!isEnabled(annotationMetadata)) {            return NO_IMPORTS;        }        AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader                .loadMetadata(this.beanClassLoader);        AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);        List
     
       configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,                attributes);        configurations = removeDuplicates(configurations);        Set
      
        exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);        checkExcludedClasses(configurations, exclusions);        configurations.removeAll(exclusions);        configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);        fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);        return StringUtils.toStringArray(configurations);    }

可以看到第九行，它其实是去加载 public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";外部文件。这个外部文件，有很多自动配置的类。如下：

其中，最关键的要属@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，借助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以帮助SpringBoot应用将所有符合条件的@Configuration配置都加载到当前SpringBoot创建并使用的IoC容器。就像一只“八爪鱼”一样。

自动配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader详解

借助于Spring框架原有的一个工具类：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration可以智能的自动配置功效才得以大功告成！

SpringFactoriesLoader属于Spring框架私有的一种扩展方案，其主要功能就是从指定的配置文件META-INF/spring.factories加载配置。

public abstract class SpringFactoriesLoader {    //...    public static 
     
       List
      
        loadFactories(Class
       
         factoryClass, ClassLoader classLoader) {        ...    }    public static List
        
          loadFactoryNames(Class
          factoryClass, ClassLoader classLoader) {        ....    }}

配合@EnableAutoConfiguration使用的话，它更多是提供一种配置查找的功能支持，即根据@EnableAutoConfiguration的完整类名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作为查找的Key,获取对应的一组@Configuration类

上图就是从SpringBoot的autoconfigure依赖包中的META-INF/spring.factories配置文件中摘录的一段内容，可以很好地说明问题。

所以，@EnableAutoConfiguration自动配置的魔法骑士就变成了：从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories配置文件，并将其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration对应的配置项通过反射（Java Refletion）实例化为对应的标注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置类，然后汇总为一个并加载到IoC容器。

SpringBoot的启动原理基本算是讲完了，为了方便记忆，我根据上面的分析画了张图

深入探索SpringApplication执行流程

SpringApplication的run方法的实现是我们本次旅程的主要线路，该方法的主要流程大体可以归纳如下：

1）如果我们使用的是SpringApplication的静态run方法，那么，这个方法里面首先要创建一个SpringApplication对象实例，然后调用这个创建好的SpringApplication的实例方法。在SpringApplication实例初始化的时候，它会提前做几件事情：

public static ConfigurableApplicationContext run(Object[] sources, String[] args) {        return new SpringApplication(sources).run(args);    }

根据classpath里面是否存在某个特征类（org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext）来决定是否应该创建一个为Web应用使用的ApplicationContext类型。

使用SpringFactoriesLoader在应用的classpath中查找并加载所有可用的ApplicationContextInitializer。

使用SpringFactoriesLoader在应用的classpath中查找并加载所有可用的ApplicationListener。

推断并设置main方法的定义类。

@SuppressWarnings({ "unchecked", "rawtypes" })    private void initialize(Object[] sources) {        if (sources != null && sources.length > 0) {            this.sources.addAll(Arrays.asList(sources));        }        this.webEnvironment = deduceWebEnvironment();        setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(                ApplicationContextInitializer.class));        setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));        this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();    }

2） SpringApplication实例初始化完成并且完成设置后，就开始执行run方法的逻辑了，方法执行伊始，首先遍历执行所有通过SpringFactoriesLoader可以查找到并加载的SpringApplicationRunListener。调用它们的started()方法，告诉这些SpringApplicationRunListener，“嘿，SpringBoot应用要开始执行咯！”。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {        StopWatch stopWatch = new StopWatch();        stopWatch.start();        ConfigurableApplicationContext context = null;        FailureAnalyzers analyzers = null;        configureHeadlessProperty();        SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);        listeners.starting();        try {            ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(                    args);            ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,                    applicationArguments);            Banner printedBanner = printBanner(environment);            context = createApplicationContext();            analyzers = new FailureAnalyzers(context);            prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,                    printedBanner); 　　　　　　　// 核心点：会打印springboot的启动标志，直到server.port端口启动            refreshContext(context);            afterRefresh(context, applicationArguments);            listeners.finished(context, null);            stopWatch.stop();            if (this.logStartupInfo) {                new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)                        .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);            }            return context;        }        catch (Throwable ex) {            handleRunFailure(context, listeners, analyzers, ex);            throw new IllegalStateException(ex);        }    }

3）创建并配置当前Spring Boot应用将要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile）。

private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(            SpringApplicationRunListeners listeners,            ApplicationArguments applicationArguments) {        // Create and configure the environment        ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();        configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());        listeners.environmentPrepared(environment);        if (!this.webEnvironment) {            environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader())                    .convertToStandardEnvironmentIfNecessary(environment);        }        return environment;    }

4）遍历调用所有SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()的方法，告诉他们：“当前SpringBoot应用使用的Environment准备好了咯！”。

public void environmentPrepared(ConfigurableEnvironment environment) {        for (SpringApplicationRunListener listener : this.listeners) {            listener.environmentPrepared(environment);        }    }

5）如果SpringApplication的showBanner属性被设置为true，则打印banner。

private Banner printBanner(ConfigurableEnvironment environment) {        if (this.bannerMode == Banner.Mode.OFF) {            return null;        }        ResourceLoader resourceLoader = this.resourceLoader != null ? this.resourceLoader                : new DefaultResourceLoader(getClassLoader());        SpringApplicationBannerPrinter bannerPrinter = new SpringApplicationBannerPrinter(                resourceLoader, this.banner);        if (this.bannerMode == Mode.LOG) {            return bannerPrinter.print(environment, this.mainApplicationClass, logger);        }        return bannerPrinter.print(environment, this.mainApplicationClass, System.out);    }

6）根据用户是否明确设置了applicationContextClass类型以及初始化阶段的推断结果，决定该为当前SpringBoot应用创建什么类型的ApplicationContext并创建完成，然后根据条件决定是否添加ShutdownHook，决定是否使用自定义的BeanNameGenerator，决定是否使用自定义的ResourceLoader，当然，最重要的，将之前准备好的Environment设置给创建好的ApplicationContext使用。

7） ApplicationContext创建好之后，SpringApplication会再次借助Spring-FactoriesLoader，查找并加载classpath中所有可用的ApplicationContext-Initializer，然后遍历调用这些ApplicationContextInitializer的initialize（applicationContext）方法来对已经创建好的ApplicationContext进行进一步的处理。

@SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })    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);        }    }

8）遍历调用所有SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法。

private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context,            ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners,            ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {        context.setEnvironment(environment);        postProcessApplicationContext(context);        applyInitializers(context);        listeners.contextPrepared(context);        if (this.logStartupInfo) {            logStartupInfo(context.getParent() == null);            logStartupProfileInfo(context);        }        // Add boot specific singleton beans        context.getBeanFactory().registerSingleton("springApplicationArguments",                applicationArguments);        if (printedBanner != null) {            context.getBeanFactory().registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);        }        // Load the sources        Set

9）最核心的一步，将之前通过@EnableAutoConfiguration获取的所有配置以及其他形式的IoC容器配置加载到已经准备完毕的ApplicationContext。

private void prepareAnalyzer(ConfigurableApplicationContext context,            FailureAnalyzer analyzer) {        if (analyzer instanceof BeanFactoryAware) {            ((BeanFactoryAware) analyzer).setBeanFactory(context.getBeanFactory());        }    }

10）遍历调用所有SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法。

public void contextLoaded(ConfigurableApplicationContext context) {        for (SpringApplicationRunListener listener : this.listeners) {            listener.contextLoaded(context);        }    }

11）调用ApplicationContext的refresh()方法，完成IoC容器可用的最后一道工序。

private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {        refresh(context);        if (this.registerShutdownHook) {            try {                context.registerShutdownHook();            }            catch (AccessControlException ex) {                // Not allowed in some environments.            }        }    }

12）查找当前ApplicationContext中是否注册有CommandLineRunner，如果有，则遍历执行它们。

private void callRunners(ApplicationContext context, ApplicationArguments args) {        List

13）正常情况下，遍历执行SpringApplicationRunListener的finished()方法、（如果整个过程出现异常，则依然调用所有SpringApplicationRunListener的finished()方法，只不过这种情况下会将异常信息一并传入处理）

去除事件通知点后，整个流程如下：

public void finished(ConfigurableApplicationContext context, Throwable exception) {        for (SpringApplicationRunListener listener : this.listeners) {            callFinishedListener(listener, context, exception);        }    }