快捷導(dǎo)航

分析SpringBoot的啟動(dòng)原理

更新時(shí)間：2020年09月14日 10:04:33 作者：編程一生

這篇文章主要分析了SpringBoot的啟動(dòng)原理，幫助大家更好的理解和使用spring boot框架，感興趣的朋友可以了解下

背景

1> 大家都知道SpringBoot是通過main函數(shù)啟動(dòng)的，這里面跟蹤代碼到處都沒有找到while(true)，為什么啟動(dòng)后可以一直跑？

2> SpringBoot默認(rèn)使用tomcat作為web容器。大家也可以通過在pom文件中exclusion掉tomcat，denpendency jetty 的方法來使用jetty。那SpringBoot是怎么做到在不同web容器之間切換的呢？

3> 傳統(tǒng)的web容器比如jetty本質(zhì)上是直接通過java start.jar 來啟動(dòng)，之后來加載spring上下文的，SpringBoot通過main函數(shù)是怎么來啟動(dòng)web容器的呢？

本文就這三個(gè)問題展開論述。

問題1分析

問題1很簡(jiǎn)單，啟動(dòng)后一直跑是因?yàn)閱?dòng)了線程池。原理就是有非deamon的線程在跑。Java虛擬機(jī)規(guī)范定義要等所有用戶線程都運(yùn)行完才會(huì)退出。

所以這個(gè)原理就和下面啟動(dòng)線程池一樣

程序員修煉之道教我們：不要假定，要證明。雖然jetty使用線程池是常識(shí)，我們也來跟蹤下源碼，看看線程池是在哪里初始化的：

org.springframework.boot.web.embedded.jetty.JettyServletWebServerFactory類里，創(chuàng)建Server的使用使用線程池作為初始化參數(shù)。然后創(chuàng)建了socket連接來監(jiān)聽端口。（對(duì)于socket連接有之前沒接觸過的，可以自己查一下。建議動(dòng)手實(shí)踐?！禞ava異常處理總結(jié)》這篇文章里有不錯(cuò)的簡(jiǎn)單小例子可以實(shí)操下。）

到這里，大家應(yīng)該都明白了為什么啟動(dòng)后一直不停。但是又有疑問了：JettyServletWebServerFactory是個(gè)什么東東？

問題2分析

關(guān)于問題2，我們寫個(gè)最簡(jiǎn)單的類來debug一下：

進(jìn)入SpringAppication.run的源碼可以看到，里面創(chuàng)建了一個(gè)context，默認(rèn)是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。一初始化，在Bean定義里就加載了spring開天辟地的5個(gè)Bean。

繼續(xù)向下執(zhí)行走到AbstractApplicationContext的refresh方法，執(zhí)行到onRefresh時(shí)，你進(jìn)入方法里發(fā)現(xiàn)實(shí)際上執(zhí)行的是

ServletWebServerApplicationContext的onFresh

這里面實(shí)際只做了一件事：創(chuàng)建web服務(wù)。

進(jìn)入這個(gè)方法，debug到getWebServerFactory

來看一下：

獲取的正式JettyServletWebServerFactory。為啥不是TomcatServlet呢？ServletWebServerFactoryAutoConfiguration的源碼很好的說明了這個(gè)問題。源碼的大意是當(dāng)tomcat依賴存在就用tomcat，不然就按順序找jetty存不存在，不存在再找Undertow存不存在。找到了就返回這個(gè)bean作為Servlet的工廠類。

@Configuration
@AutoConfigureOrder(-2147483648)
@ConditionalOnClass({ServletRequest.class})
@ConditionalOnWebApplication(
  type = Type.SERVLET
)
@EnableConfigurationProperties({ServerProperties.class})
@Import({ServletWebServerFactoryAutoConfiguration.BeanPostProcessorsRegistrar.class, EmbeddedTomcat.class, EmbeddedJetty.class, EmbeddedUndertow.class})
public class ServletWebServerFactoryAutoConfiguration {
  public ServletWebServerFactoryAutoConfiguration() {
  }

  @Bean
  public ServletWebServerFactoryCustomizer servletWebServerFactoryCustomizer(ServerProperties serverProperties) {
    return new ServletWebServerFactoryCustomizer(serverProperties);
  }

  @Bean
  @ConditionalOnClass(
    name = {"org.apache.catalina.startup.Tomcat"}
  )
  public TomcatServletWebServerFactoryCustomizer tomcatServletWebServerFactoryCustomizer(ServerProperties serverProperties) {
    return new TomcatServletWebServerFactoryCustomizer(serverProperties);
  }

  public static class BeanPostProcessorsRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, BeanFactoryAware {
    private ConfigurableListableBeanFactory beanFactory;
    public BeanPostProcessorsRegistrar() {
    }

    public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
      if (beanFactory instanceof ConfigurableListableBeanFactory) {
        this.beanFactory = (ConfigurableListableBeanFactory)beanFactory;
      }

    }

    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
      if (this.beanFactory != null) {
        this.registerSyntheticBeanIfMissing(registry, "webServerFactoryCustomizerBeanPostProcessor", WebServerFactoryCustomizerBeanPostProcessor.class);
        this.registerSyntheticBeanIfMissing(registry, "errorPageRegistrarBeanPostProcessor", ErrorPageRegistrarBeanPostProcessor.class);
      }
    }

    private void registerSyntheticBeanIfMissing(BeanDefinitionRegistry registry, String name, Class<?> beanClass) {
      if (ObjectUtils.isEmpty(this.beanFactory.getBeanNamesForType(beanClass, true, false))) {
        RootBeanDefinition beanDefinition = new RootBeanDefinition(beanClass);
        beanDefinition.setSynthetic(true);
        registry.registerBeanDefinition(name, beanDefinition);
      }

    }
  }
}

至此第二個(gè)問題也真相大白。

問題3分析

第三個(gè)問題是傳統(tǒng)的web容器比如jetty本質(zhì)上是直接通過java start.jar 來啟動(dòng)，之后來加載spring上下文的，SpringBoot通過main函數(shù)是怎么來啟動(dòng)web容器。

這個(gè)問題在前面問題分析過程中也給了很多線索。我們來回顧下：SpringApplication.run里會(huì)創(chuàng)建Spring的應(yīng)用上下文，默認(rèn)是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。首先會(huì)加載Spring開天辟地的5個(gè)Bean。然后它初始化各種Bean工廠。

SpringBoot在ServletWebServerApplicationContext中重載了onRefresh方法，除了以前Spring默認(rèn)的onRefresh方法外還增加了createWebServer方法，在這個(gè)方法中對(duì)Web容器進(jìn)行了初始化工作。

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
  <version>${spring.boot.version}</version>
  <exclusions>
    <exclusion>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
    </exclusion>
    <exclusion>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
    </exclusion>
    <exclusion>
      <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
      <artifactId>jackson-databind</artifactId>
    </exclusion>
  </exclusions>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-jetty</artifactId>
  <version>${spring.boot.version}</version>
  <exclusions>
    <exclusion>
      <groupId>org.eclipse.jetty.aggregate</groupId>
      <artifactId>jetty-all</artifactId>
    </exclusion>
  </exclusions>
</dependency>

因?yàn)檫x擇servlet容器是類似于使用基于條件的注解方式。因?yàn)楫?dāng)exclusion掉tomcat后，只有jetty滿足條件，所以會(huì)加載JettyServletWebServerFactory。

通過getWebServer方法會(huì)new一個(gè)WebServer對(duì)象，new對(duì)象的方法會(huì)調(diào)用initialize方法，在這個(gè)方法中會(huì)對(duì)容器進(jìn)行初始化并啟動(dòng)。

而容器啟動(dòng)的基本原理就是創(chuàng)建個(gè)線程池和網(wǎng)絡(luò)套接字。用線程去處理套接字讀寫的內(nèi)容。

總結(jié)

文本用帶有少許說明的三個(gè)問題開場(chǎng)展開論述，實(shí)際是使用了麥肯錫大法中的SCQA架構(gòu)。

SCQA架構(gòu)是金字塔模型里面突出的一個(gè)論述方法，即“情境（Situation）、沖突（Complication）、問題（Question）、答案（Answer）”?？梢詭椭覀?cè)陉愂鍪聦?shí)時(shí)條理更為清晰、有效。

SCQA其實(shí)只是麥肯錫做了總結(jié)。這個(gè)方法李清照都在用：

昨夜雨疏風(fēng)驟，濃睡不消殘酒（情境）

試問卷簾人，渠道海棠依舊（沖突）

知否，知否（問題）

應(yīng)是綠肥紅瘦（答案）

文章正文看似一步步回答問題，實(shí)際上在講述怎樣去看spring源碼，了解spring原理的一個(gè)過程。即：帶著問題去看，debug跟蹤源碼驗(yàn)證的方法。