你真的读懂SpringBoot的启动流程了吗?

2023年 9月 23日 79.6k 0

SpringBoot的启动流程可以说是面试中常考的一个知识点,网上也有很多文章来讨论SpringBoot的启动流程。进一步,其实对于SpringBoot的启动的分析,主要集中在SpringApplication中的run之中。或许你已经看了很多相关的分析文章,但看了这么多分析的文章你真的读懂run方法了吗?换言之,如果让你来写一个方法来模拟run方法背后的逻辑,你有思路吗?

如果有,不妨看一看你与笔者思路是否一致;如果没有也不要慌,因为笔者带你手写一个SpringBoot的启动逻辑。

思考,输出,沉淀。用通俗的语言陈述技术,让自己和他人都有所收获。
作者:毅航😜

前言

相信每一个Java开发者对于SpringBoot都不会陌生, SpringBoot的出现,极大的简化了我们开发web应用的难度。此外,SpringBoot还具有如下优势:

  • 简化配置:Spring Boot 提供了默认配置,减少了开发人员需要进行手动配置的工作,从而提高了开发效率。
  • 快速开发:Spring Boot 提供了许多开箱即用的功能和模板,使开发人员能够快速构建应用程序,减少了样板代码的编写。
  • 内嵌式服务器:Spring Boot 支持内嵌式服务器(如Tomcat、Jetty等),无需额外配置,可以轻松部署应用程序。
  • 自动化配置:Spring Boot 提供了自动配置机制,可以根据项目的依赖自动配置应用程序,减少了手动配置的繁琐工作。
  • 一言以概之,SpringBoot是基于Spring 开发的一种轻量级的全新框架,不仅继承了Spring框架原有的优秀特性,而且还通过简化配置来进一步简化应用的搭建开发过程。

    接下来,我们会首先分析SpringBoot框架支撑下应用的启动逻辑,接着将讨论该如何手写实现SpringBoot的启动逻辑。

    启动逻辑之run方法

    SpringBoot框架下,通常会按照如下所示的逻辑来编写启动类:

    import org.springframework.boot.SpringApplication;
    import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
    
    /**
     * SpringBoot应用启动类
     * */
    @SpringBootApplication
    public class StartSpringBootApplication {
    
        public static void main(String[] args) {
            // 启动SpringBoot
            SpringApplication.run(StartSpringBootApplication.class, args);
        }
    }
    
  • 提供一个SpringBoot的启动类StartSpringBootApplication (注:启动类的名称可任意指定)
  • 启动类上标注一个@SpringBootApplication注解
  • 编写一个main方法,调用SpringApplication中的run方法
  • 接着,通过运行上述的main方法就可完成一个SpringBoot应用的启动。不难发现,启动一个SpringBoot应用非常简单。

    正如之前分析的那样,SpringBoot应用启动的核心秘密都在于run方法。由于本文重点不在分析run方法逻辑,这里给出run代码简单注释主要也是照顾那些之前不曾接触过run方法的读者。

    SpringAppliction # run()

    public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
            // .......省略其他无关代码
            listeners.starting();
            try {
                // 构建一个应用参数解析器
                ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
                
    		    // 加载系统的属性配置信息
                ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
                // 用于控制是否忽略BeanInfo的配置
                configureIgnoreBeanInfo(environment);
                // 打印banner信息
                Banner printedBanner = printBanner(environment);
                // 创建一个容器,类型为ConfigurableApplicationContext
                context = createApplicationContext();
                exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
                        new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
                // 容器准备工作 (可暂时忽略)
                prepareContext(context, environment, listeners, 
                // 解析传入参数信息
                applicationArguments, printedBanner);
                // 容器刷新 (重点关注)
                refreshContext(context);
                afterRefresh(context, applicationArguments);
               
            }
             // .......省略其他无关代码
        
       
            return context;
        }
    

    进一步,上述方法可总结为下图所示内容:

    image.png

    或许,你对上述run内容已经如数家珍,甚至理解更在我之上。但回到我们开头的问题,如果不依赖SpringBoot内部提供的run方法我让你来仿照run方法来写一个启动web应用的逻辑你可以实现吗? 再具体一点,定义一个控制层,然后在启动类的main方法模拟实现run方法,最后,保证当访问控制层定义的url时,可以访问到相应的逻辑。

    手写SpringBoot启动逻辑

    开始动手之前,不妨先来考虑下究竟需要哪些工具。首先,构建一个web应用,那引入spring-mvc相关依赖肯定是必然的。进一步,要在启动类中的main方法完成Tomcat的启动,那么此时我们就不能在通过外部Tomcat进行应用部署,所以引入Tomcat依赖也就是必然的。

    明确了需要的依赖后,在开始动手编写代码之前,我们还需要简单介绍下SpringMVC中的WebApplicationInitializer 接口。该接口是 Spring Framework 中的一个接口,主要用于配置和初始化 Web 应用程序的相关设置。主要用于代替传统的 web.xml 配置文件,以更灵活和程序化的方式配置 Servlet 3.0+ 容器。

    更进一步,WebApplicationInitializer 接口的主要作用包括:

  • 替代 web.xml:通过实现该接口,您可以在 Java 代码中配置 Servlet、Filter、Listener 等 Web 组件,而不必使用传统的 XML 配置文件(web.xml)。这使得配置更加灵活和类型安全。
  • 初始化 Spring Web 应用:您可以在 WebApplicationInitializer 实现类中配置 Spring 容器,包括加载应用程序上下文、注册 Spring MVC DispatcherServlet、设置数据源、添加过滤器、监听器等。
  • 控制层相关定义

    import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
    
    @RestController
    @RequestMapping("/start")
    public class StartController {
    
        @GetMapping("/get")
        public String startSpringBoot() {
            return "Start SpringBoot ......";
        }
    }
    
    

    上述控制层逻辑逻辑很简单,就是定义了一个StartController,然后内部定义一个startSpringBoot方法。方法的返回值为一个名为Start SpringBoot ......的字符串,而方法对应的请求路径为/start/get

    配置类

    @Component
    public class BootConfig implements 
                        ApplicationContextAware, WebApplicationInitializer {
        
        private static ApplicationContext context;
        
        @Override
        public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
            this.context = applicationContext;
    
        }
    
        @Override
        public void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException {
            ServletRegistration.Dynamic dynamic = servletContext.addServlet("dispatcherServlet",context.getBean(DispatcherServlet.class));
            dynamic.setLoadOnStartup(1);
            dynamic.addMapping("/");
        }
    

    上述配置类逻辑也很简单,就是将容器的DispatcherServlet注册到Tomcat容器中,从而将DispatcherServlet交由Tomcat容器管理。

    启动类

    @Configurable
    @Import(value = DispatcherServlet.class)
    @ComponentScan("com.start.web")
    public class StartBootApplication {
    
        public static void main(String[] args) throws ServletException, LifecycleException {
            // 初始化一个容器
            AnnotationConfigWebApplicationContext config = new AnnotationConfigWebApplicationContext();
            // 手动去注册一个bean
            config.register(StartBootApplication.class);
            // 刷新容器
            config.refresh();
            // 构建Tomcat容器
            Tomcat tomcat=new Tomcat();
            tomcat.setPort(8080);
            tomcat.addWebapp("/","D://mall");
            tomcat.start();
            //因为  tomcat.start();是非阻塞型的,所以要阻塞一下,避免服务停止。
            tomcat.getServer().await();
        }
    }
    

    最终效果如下:

    1695383828995.gif

    (项目地址:gitee.com/ThanksCode/…

    拆解"我们"的启动逻辑

    看到上述实现效果,是不是觉得很酷?接下来,不妨让我们看看上述代码逻辑究竟完成了哪些逻辑,进一步,再具体分析这些逻辑与SpringBoot的启动流程究竟有何关系。

    其实,如果你细心看的话,你会发现,其实上述代码总共加起来不超过50行。而核心逻辑基本全在启动类中,那接下来让我们看看启动流究竟藏了那些秘密。

    @Configurable
    @Import(value = DispatcherServlet.class)
    @ComponentScan("com.start.web")
    public class StartBootApplication {
    
        public static void main(String[] args) throws ServletException, LifecycleException {
            // 初始化一个容器
            AnnotationConfigWebApplicationContext config = new AnnotationConfigWebApplicationContext();
            // 手动去注册一个bean
            config.register(StartBootApplication.class);
            // 刷新容器
            config.refresh();
            // 构建Tomcat容器
            Tomcat tomcat=new Tomcat();
            tomcat.setPort(8080);
            tomcat.addWebapp("/","D://mall");
            tomcat.start();
            //因为  tomcat.start();是非阻塞型的,所以要阻塞一下,避免服务停止。
            tomcat.getServer().await();
        }
    }
    

    先看前三行的注解:

    @configurable
    @Import(value = DispatcherServlet.class)
    @ComponentScan("com.start.web")
    

    对于这样的注解风格,熟悉吗?当然熟悉啦,这些注解恰好就是@SpringBootApplication的底层实现,那@SpringBootApplication完成什么功能?当然是自动装配啦!进一步,我们的代码主要完成两项功能:

  • DispatcherServlet注入到的容器中,除此之外你也可以使用@Configuration注解结合@Bean的方式进行注入容器。
  • 扫描路径下的Controller实现。
  • 如果你对自动装配理解的话,其实你会发现,我们本身就是在模拟实现自动装配。那我们这样的做的目的是什么呢?当然是为了构建web应用啦!

    (注:不熟悉SpringMVC的读者可参考笔者之前有关SPringMVC的文章哦!传送门:SpringMVC流程分析)

    接着,main方法中主要完成了如下任务:

  • 初始化ioc容器,然后刷新容器;

  • 构建tomcat实例,启动Tomcat服务。

  • (注:将dispatcherServlet放入到ioc容器,并加载到tomcat上下文中通过配置类BootConfig 完成。)

    通过上述几行代码其实我们就手写了一个SPringBoot的启动逻辑,或许你会疑惑,其他人长篇累牍的分析,到你这不到50代码就实现了?你真的手写了一个SpringBootrun方法吗?

    我的回答是肯定的——当然不是!SpringBoot的启动逻辑怎么可能通过不到50行的代码就能实现呢!我们只不过抽取出来SpringBoot启动逻辑逻辑中的核心部分:自动装配、容器刷新、服务启动进行实现,换句话说,只要你明白了上述三块内容,其实你对于SpringBoot的启动类逻辑其实已经掌握的很透彻啦~~。

    总结

    事实上,网上有很多文章来专门分析SpringBoot的启动逻辑并且都会都花费很长篇幅来进行介绍,但不知你是否考虑这样一个问题,那就是对于这样文章,读过后你真的能记住吗?换句话说,就算当下记住了,日后能保证不遗忘吗?遗忘,永远是我们学习道路上最大的绊脚石,这是我们必须面对的。 为此我们只能不断的重复,但我们不断的重复难道只是为了牢记SpringBoot的启动逻辑,然后在面试中增加逼格吗?

    当然笔者并不是反感这样的行为,因为笔者也是从这个时期走过来的,自然知道其中的辛酸。所以笔者更希望能换一种方式来分析SpringBooot的启动逻辑,让你抓住重点而不至于在众多的文章中逐渐迷失。这也是笔者坚持创作的动力之一,因为自己淋过雨,所以更想为他人撑伞!

    最后,如果觉得笔者文章还可以,不妨点击一下关注啦!

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