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Spring Boot 启动流程详解

article 2024/12/4 9:59:14

Spring Boot 是一个简化的 Spring 应用开发框架，它以 “约定优于配置” 的理念，为开发者提供了开箱即用的功能。在 Spring Boot 的运行过程中，SpringApplication.run() 方法是整个启动流程的核心，本文将详细剖析其内部实现，帮助你深入理解 Spring Boot 的启动机制。

1. Spring Boot 启动的主要步骤

Spring Boot 的启动由 SpringApplication.run() 方法驱动，其核心代码如下：

SpringApplication.run(Application.class, args);

这个方法的运行过程可以分为以下主要步骤：

初始化 SpringApplication
确定应用类型（Servlet/Reactive/非 Web），加载环境和监听器。
准备运行环境
加载 application.properties 或 application.yml 配置，解析命令行参数，准备 ConfigurableEnvironment。
创建应用上下文
根据应用类型创建对应的 ApplicationContext，例如：
- AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext（Servlet 应用）
- ReactiveWebServerApplicationContext（Reactive 应用）
刷新上下文
完成 Bean 的加载、依赖注入、AOP 代理等操作，启动内嵌的 Web 服务器（如果需要）。
通知监听器和执行扩展点
触发生命周期事件，执行 CommandLineRunner 和 ApplicationRunner。
启动完成
应用准备好后，触发 ApplicationReadyEvent，正式进入运行状态。

2. 核心组件解析

2.1 环境准备

Spring Boot 通过 ConfigurableEnvironment 统一管理环境变量、配置文件、系统属性等信息。

加载顺序：
1. 系统属性（如 -D 参数）。
2. 环境变量（System.getenv()）。
3. 配置文件（application.properties 或 application.yml）。
4. 命令行参数（args）。
扩展点：
可以通过实现 EnvironmentPostProcessor 来自定义环境变量加载逻辑。

2.2 上下文创建

Spring Boot 根据应用类型选择合适的 ApplicationContext：

应用类型	上下文类型	说明
Servlet 应用	`AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext`	默认的 Web 应用上下文。
Reactive 应用	`ReactiveWebServerApplicationContext`	响应式编程应用上下文。
非 Web 应用	`GenericApplicationContext`	普通 Java 应用上下文。

上下文创建时，还会完成以下工作：

注册基础组件，如 Environment 和 ResourceLoader。
加载 Bean 定义，准备好应用的依赖图。

2.3 Bean 加载与初始化

扫描与加载：
通过 @ComponentScan 扫描包路径，加载所有标注了 @Component、@Service、@Repository、@Controller 等注解的类。
生命周期回调：
初始化过程中，Spring 会调用以下接口或注解：
- InitializingBean 的 afterPropertiesSet()。
- @PostConstruct 方法。
AOP 代理：
根据 @EnableAspectJAutoProxy 自动为符合条件的 Bean 创建代理。

2.4 自动配置

Spring Boot 的 “魔法” 很大程度上来自于自动配置机制，通过 @EnableAutoConfiguration 实现。

实现原理：
Spring Boot 使用 spring.factories 文件加载所有自动配置类。
核心类：
@ConditionalOnClass、@ConditionalOnProperty 等条件注解，控制是否加载自动配置。
扩展点：
可以通过实现 AutoConfigurationImportFilter 自定义自动配置类的加载行为。

3. 生命周期事件

Spring Boot 在启动过程中会触发以下事件，开发者可以通过监听器进行自定义逻辑处理：

事件名称	触发时机
`ApplicationStartingEvent`	应用启动开始。
`ApplicationEnvironmentPreparedEvent`	环境变量准备完成。
`ApplicationPreparedEvent`	上下文准备完成但未刷新。
`ApplicationStartedEvent`	上下文刷新完成。
`ApplicationReadyEvent`	应用完全启动，准备好接收请求。
`ApplicationFailedEvent`	启动失败。

例如，监听 ApplicationReadyEvent：

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

4. 启动异常处理机制

Spring Boot 使用 handleRunFailure 方法集中处理启动过程中的异常：

处理方式：
1. 打印错误日志。
2. 调用注册的 SpringApplicationRunListener 的 failed() 方法。
3. 关闭应用上下文，释放资源。
常见异常：
- BeanDefinitionStoreException：Bean 定义加载错误。
- UnsatisfiedDependencyException：依赖注入失败。
- IllegalStateException：上下文状态非法。