Java学习笔记（15）SpringBoot启动原理和底层实现机制

SpringBoot启动流程

主程序入口

启动类通常由@SpringBootApplication注解标注，主方法调用SpringApplication.run()

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

创建SpringApplication实例

• SpringApplication是启动Spring Boot应用的核心类。它的构造方法会初始化：

  • 推断项目类型（web或者non-web）
  • 加载可用的ApplicationContextInitializer 和 ApplicationListener。
  • 推断主类（包含 main() 方法的类）。

• 配置和启动

  • 调用SpringApplication.run()

    • 设置环境变量：创建和配置Environment，确定配置来源（application.properties、系统变量）
    • 创建 ApplicationContext：选择并实例化适合的 ApplicationContext（如 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext）。
    • 加载 Spring Boot 自动配置：通过 @EnableAutoConfiguration 和 META-INF/spring.factories 文件加载自动配置类。
    • 注册监听器：触发启动过程中的各种事件（如环境准备、上下文刷新等）。

  • 调用运行监听器

    • 在启动过程中，Spring Boot会发布以下主要事件

      • ApplicationStartingEvent

        • 用途：初始化日志系统、监控启动过程。

      • ApplicationEnvironmentPreparedEvent

        • 用途：配置文件加载后，可调整环境相关属性。

      • ApplicationContextInitializedEvent

        • 自定义 ApplicationContext 初始化逻辑。

      • ApplicationPreparedEvent

        • 准备 Bean 加载后的操作，比如调整某些 Bean 的定义。

      • ApplicationStartedEvent

        • 初始化与应用交互的资源或组件，比如外部监控工具。

      • ApplicationReadyEvent

        • 常用来执行启动后的业务逻辑，比如加载缓存或预热数据。
    • 开发者可以注册自定义的监听器以扩展应用

  • 加载所有 Bean 定义

    • 从配置类和自动配置类中扫描和加载 Bean 定义。
    • 完成依赖注入。

  • 启动嵌入式容器

    • 如果是web应用，启动嵌入式服务器（如Tomcat，Jetty）

  • 运行应用

    • 初始化完成之后，调用CommandLineRunner和ApplicationRunner接口中的实现方法，执行启动后的逻辑

底层实现原理

自动配置机制

@EnabledAutoConfiguation

• @SpringBootApplication 包含 @EnabaleAutoConfiguration，负责自动配置应用所需要的Bean

SpringFactoriesLoader

• SpringBoot使用SpringFactoriesLoader从META-spring.factories文件中加载配置类

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.ServletWebServerFactoryAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.orm.jpa.HibernateJpaAutoConfiguration

• 这些自动配置类中会使用条件注解（@ConditionalOn*）判断是否启用特定功能。

嵌入式容器

默认支持嵌入式容器（Tomcat、jetty）

自动配置 ServletWebServerFactory 实现类，配置并启动Web容器

配置管理

application.yaml/application.properties

• Spring Boot 自动加载 application.properties 或 application.yml 文件，覆盖优先级如下

  • 命令行参数
  • application.properties / application.yml 文件
  • @PropertySource 注解
  • 系统环境变量
  • 系统属性（System.getProperties）

• @ConfigurationProperties

  • 支持将属性文件中的配置绑定到POJO，提供类型安全的配置

条件注解

Spring Boot的自动配置基于一系列条件注解完成

• @ConditionalOnClass：当指定类存在时启用配置
• @ConditionalOnMissingClass：当指定类不存在时启动配置
• @ConditionOnBean：当指定的Bean存在时启动配置
• @ConditionOnMissingBean：当指定的Bean不存在时启动配置
• @ConditionOnProperty：当指定的属性存在且符合条件时启动配置

事件机制

Spring Boot在启动过程中会发布多个事件，开发者可以通过监听这些事件来扩展应用

常见事件包括

ApplicationStartingEvent：应用刚启动时触发
ApplicationReadyEvent：应用完全启动并准备好服务请求时触发。

通过监听器捕获事件：

@Component
public class CustomEventListener implements ApplicationListener<ApplicationReadyEvent> {
    @Override
    public void onApplicationEvent(ApplicationReadyEvent event) {
        System.out.println(">>>>>> Application is ready!");
    }
}

SPI（服务提供者接口）机制

Spring Boot 使用 SPI 加载扩展点，比如 META-INF/spring.factories 和 META-INF/spring.components 文件，用于动态加载自动配置类、监听器等。

启动流程总结

1. 初始化：创建SpringApplication实例，设置初始配置
2. 环境准备，创建Environment，加载配置文件
3. 上下文准备，初始化ApplicationContext，加载自动配置类
4. 启动容器，加载Bean定义，启动嵌入式容器
5. 完成启动，触发启动事件，执行启动后的回调逻辑

面试重点

1. 启动的核心步骤

   • 环境准备，上下文加载，Bean的初始化，嵌入式容器启动

2. @EnabledAutoConfiguration的底层实现

   • 调用SpringFactories动态加载自动配置类

3. 条件注解的应用场景

   • 动态启用某些类的创建，取决于运行时条件

4. 如何实现扩展

   • 监听SpringBoot启动过程中发布的一系列事件，注册监听器处理启动事件，或自定义 SpringApplicationRunListener。

5. 如何调试自动配置？

   • 使用 spring-boot-starter-actuator的 /actuator/beans 或 /actuator/configprops 查看配置情况。