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SpringBoot的启动流程

news 2025/5/5 8:31:40

一.SpringBoot概述

在 Java 开发领域，Spring Boot 以其 “约定优于配置” 的理念，极大简化了企业级应用的开发与部署。然而，看似简单的java -jar命令背后，隐藏着一套精妙复杂的启动流程。深入理解这个流程，能让我们更好地运用 Spring Boot，提升对框架的认知。

SpringBoot启动流程图：

二、启动入口：主类与核心注解剖析

Spring Boot 应用的启动开始于一个标注@SpringBootApplication的主类，如：

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

@SpringBootApplication是一个组合注解，由以下三个核心注解构成：

@SpringBootConfiguration：本质是@Configuration，表明该类是配置类。在 Spring 容器中，配置类通过@Bean方法定义的 Bean 会被纳入容器管理。例如：

@Configuration
public class AppConfig {@Beanpublic MyService myService() {return new MyService();}
}

这里myService方法定义的 Bean 会在容器启动时被实例化。

@EnableAutoConfiguration：开启自动配置的核心。它通过AutoConfigurationImportSelector类实现。该类的selectImports方法会从META-INF/spring.factories文件中读取所有自动配置类的全限定名。例如，当项目引入spring - jdbc依赖时，DataSourceAutoConfiguration会被加载。在DataSourceAutoConfiguration中，通过@Conditional注解（如@ConditionalOnClass(DataSource.class)）判断类路径下是否存在DataSource类，若存在且满足其他条件（如@ConditionalOnMissingBean(DataSource.class)表示容器中不存在该类型 Bean 时），才会配置数据源相关的 Bean。
@ComponentScan：默认扫描主类所在包及其子包。它会将标注@Component、@Service、@Repository等注解的类注册到 Spring 容器。例如，一个@Service类：

@Service
public class UserService {// 业务逻辑
}

会被ComponentScan扫描并注册为 Bean。

三、SpringApplication 的初始化细节

（一）实例化 SpringApplication

当调用SpringApplication.run()时，首先创建SpringApplication实例。其构造方法中：

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {this.resourceLoader = resourceLoader;Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));// 推断应用类型this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();// 加载并注册初始化器setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));// 加载并注册监听器setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));// 推断主类this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}

推断应用类型：WebApplicationType.deduceFromClasspath()方法会检查类路径下是否存在org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet（Servlet Web 应用）或org.springframework.web.reactive.DispatcherHandler（反应式 Web 应用）。若存在DispatcherServlet，则为WebApplicationType.SERVLET；若存在DispatcherHandler，则为WebApplicationType.REACTIVE；否则为WebApplicationType.NONE。
加载初始化器：通过getSpringFactoriesInstances方法从META-INF/spring.factories文件中读取ApplicationContextInitializer的实现类。例如，org.springframework.boot.context.ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer会在容器初始化时处理配置警告。
加载监听器：同样从spring.factories加载ApplicationListener实现类，如org.springframework.boot.ClearCachesApplicationListener会在启动时清除缓存。

（二）run 方法解析

run方法是启动的核心，源码如下：

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {StopWatch stopWatch = new StopWatch();stopWatch.start();ConfigurableApplicationContext context = null;Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();configureHeadlessProperty();// 准备环境SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);listeners.starting();try {ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,applicationArguments);configureIgnoreBeanInfo(environment);Banner printedBanner = printBanner(environment);// 创建并刷新上下文context = createApplicationContext();exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,printedBanner);refreshContext(context);afterRefresh(context, applicationArguments);stopWatch.stop();if (this.logStartupInfo) {new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);}listeners.started(context);// 启动后处理callRunners(context, applicationArguments);} catch (Throwable ex) {handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);throw new IllegalStateException(ex);}try {listeners.running(context);} catch (Throwable ex) {handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);throw new IllegalStateException(ex);}return context;
}

1.准备环境

prepareEnvironment方法会构建Environment，加载属性源。属性源的加载顺序为：先加载默认属性（如spring.devtools.add-properties），然后是application.properties（或application.yml），最后是命令行参数。例如，若在application.properties中配置server.port=8081，会覆盖默认的 8080 端口。
处理SpringApplicationRunListener的starting()事件，此时容器尚未创建，但环境已初步配置。

2.创建并刷新上下文

createApplicationContext方法根据应用类型创建ApplicationContext。对于 Servlet Web 应用，创建AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext；对于反应式 Web 应用，创建AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext。
prepareContext方法会将环境、监听器等与上下文关联，并调用applyInitializers方法执行ApplicationContextInitializer的initialize方法。例如，org.springframework.boot.context.web.ServletWebServerApplicationContextInitializer会在 Servlet Web 应用中初始化 Web 服务器相关配置。
refreshContext方法调用context.refresh()，这是 Spring 容器初始化的核心。在refresh方法中：

obtainFreshBeanFactory()：创建DefaultListableBeanFactory，加载并解析配置类（包括自动配置类和用户定义的配置类），将 Bean 定义注册到 BeanFactory。
registerBeanPostProcessors(beanFactory)：注册后置处理器。其中，ApplicationListenerDetector会检测ApplicationListener类型的 Bean，ConfigurationClassPostProcessor处理@Configuration类，解析其中的@Bean方法和@Import等注解。
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)：实例化单例 Bean。对于每个 Bean，先处理@Autowired依赖注入（通过AutowiredAnnotationBeanPostProcessor），再调用@PostConstruct方法（通过CommonAnnotationBeanPostProcessor）进行初始化。例如：

public class MyBean {@Autowiredprivate AnotherBean anotherBean;@PostConstructpublic void init() {// 初始化逻辑}
}

对于 Web 应用，onRefresh方法会启动嵌入式 Web 容器。以 Tomcat 为例，TomcatServletWebServerFactory会创建 Tomcat 实例，配置端口、上下文等，然后启动 Tomcat，监听请求。

3.启动完成处理

callRunners方法会调用实现了ApplicationRunner或CommandLineRunner接口的 Bean 的run方法。例如：

@Component
public class MyCommandLineRunner implements CommandLineRunner {@Overridepublic void run(String... args) throws Exception {// 启动后执行的逻辑，如数据加载}
}

处理SpringApplicationRunListener的started()和running()事件，标志着应用从启动阶段进入运行阶段。

四、关键扩展点与源码级实现

（一）自定义 Banner 的实现原理

在src/main/resources下创建banner.txt，Spring Boot 启动时会通过BannerService读取并打印。BannerService的printBanner方法会判断是否存在自定义的banner.txt，若存在则读取内容并输出到控制台。如果想自定义 Banner 的颜色等样式，可通过AnsiColor等类进行处理，这在DefaultBanner的printBanner方法中有相关实现。

（二）监听启动事件的底层机制

实现SpringApplicationRunListener或使用@EventListener监听ApplicationEvent，其底层基于 Spring 的事件发布 - 订阅模型。SimpleApplicationEventMulticaster是默认的事件广播器。当调用context.publishEvent时，会遍历所有ApplicationListener，判断是否支持该事件类型（通过supportsEvent方法），若支持则调用onApplicationEvent方法。例如，ApplicationStartedEvent在SpringApplication的started方法中发布：

protected void started(ConfigurableApplicationContext context) {this.applicationContext = context;getRunListeners().started(context);publishEvent(new ApplicationStartedEvent(this, context, args));
}

（三）异常处理与报告的源码逻辑

SpringBootExceptionReporter接口的实现（如DefaultSpringBootExceptionReporter）在handleRunFailure方法中被调用。当启动发生异常时，会收集所有SpringBootExceptionReporter实例，调用它们的reportException方法。DefaultSpringBootExceptionReporter会将异常信息格式化为友好的文本，输出到控制台，包括异常堆栈、自动配置的相关信息（哪些自动配置因条件不满足未生效等），帮助开发者快速定位问题。

五、总结

Spring Boot 的启动流程是一个融合了自动配置、容器初始化、事件驱动和异常处理的复杂系统。从主类注解的解析，到 SpringApplication 的初始化，再到run方法中每一个步骤的源码实现，都体现了框架设计者的精妙构思。在面试中，详细阐述这些细节，如自动配置类的加载机制、refresh方法中 Bean 的初始化过程、事件监听的底层实现等，能充分展示对 Spring Boot 的深度掌握。
掌握 Spring Boot 启动流程的源码级知识，不仅能在开发中更好地优化应用、解决启动问题，更能在技术交流和面试中脱颖而出，成为真正理解框架底层原理的开发者。

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