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面试官：能说下 SpringBoot 启动原理吗？

發布時間：2025/3/20 javascript 20 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了面试官：能说下 SpringBoot 启动原理吗？小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

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SpringBoot為我們做的自動配置，確實方便快捷，但是對于新手來說，如果不大懂SpringBoot內部啟動原理，以后難免會吃虧。所以這次博主就跟你們一起一步步揭開SpringBoot的神秘面紗，讓它不在神秘。

那么接下，我們就通過SpringBoot源碼分析，講述啟動原理

我們開發任何一個Spring Boot項目，都會用到如下的啟動類

@SpringBootApplication publicclassApplication { publicstaticvoid main(String[] args) { SpringApplication.run(Application.class, args);}}

從上面代碼可以看出，Annotation定義（@SpringBootApplication）和類定義（SpringApplication.run）最為耀眼，所以要揭開SpringBoot的神秘面紗，我們要從這兩位開始就可以了。

一、SpringBootApplication背后的秘密

@SpringBootApplication注解是Spring Boot的核心注解，它其實是一個組合注解：

@Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Documented @Inherited @SpringBootConfiguration @EnableAutoConfiguration @ComponentScan(excludeFilters = { @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class), @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) }) public@interfaceSpringBootApplication {...}

雖然定義使用了多個Annotation進行了原信息標注，但實際上重要的只有三個Annotation：

@Configuration（@SpringBootConfiguration點開查看發現里面還是應用了@Configuration）

@EnableAutoConfiguration

@ComponentScan

即 @SpringBootApplication = (默認屬性)@Configuration + @EnableAutoConfiguration + @ComponentScan。

所以，如果我們使用如下的SpringBoot啟動類，整個SpringBoot應用依然可以與之前的啟動類功能對等：

@Configuration @EnableAutoConfiguration @ComponentScan publicclassApplication { publicstaticvoid main(String[] args) { SpringApplication.run(Application.class, args);}}

每次寫這3個比較累，所以寫一個@SpringBootApplication方便點。接下來分別介紹這3個Annotation。

1、@Configuration

這里的@Configuration對我們來說不陌生，它就是JavaConfig形式的Spring Ioc容器的配置類使用的那個@Configuration，SpringBoot社區推薦使用基于JavaConfig的配置形式，所以，這里的啟動類標注了@Configuration之后，本身其實也是一個IoC容器的配置類。

舉幾個簡單例子回顧下，XML跟config配置方式的區別：

（1）表達形式層面

基于XML配置的方式是這樣：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd" default-lazy-init="true"> </beans>

而基于JavaConfig的配置方式是這樣：

@Configuration publicclassMockConfiguration{ //bean定義}

任何一個標注了@Configuration的Java類定義都是一個JavaConfig配置類。

（2）注冊bean定義層面

基于XML的配置形式是這樣：

而基于JavaConfig的配置形式是這樣的：

@Configuration publicclassMockConfiguration{ @Bean publicMockService mockService(){ returnnewMockServiceImpl();}}

任何一個標注了@Bean的方法，其返回值將作為一個bean定義注冊到Spring的IoC容器，方法名將默認成該bean定義的id。

（3）表達依賴注入關系層面

為了表達bean與bean之間的依賴關系，在XML形式中一般是這樣：

而基于JavaConfig的配置形式是這樣的：

@Configuration publicclassMockConfiguration{ @Bean publicMockService mockService(){ returnnewMockServiceImpl(dependencyService());} @Bean publicDependencyService dependencyService(){ returnnewDependencyServiceImpl();}}

如果一個bean的定義依賴其他bean，則直接調用對應的JavaConfig類中依賴bean的創建方法就可以了。

@Configuration：提到@Configuration就要提到他的搭檔@Bean。使用這兩個注解就可以創建一個簡單的spring配置類，可以用來替代相應的xml配置文件。

相當于：

@Configuration publicclassConf { @Bean publicCar car() { Car car = newCar();car.setWheel(wheel()); return car;} @Bean publicWheel wheel() { returnnewWheel();}}

@Configuration的注解類標識這個類可以使用Spring IoC容器作為bean定義的來源。

@Bean注解告訴Spring，一個帶有@Bean的注解方法將返回一個對象，該對象應該被注冊為在Spring應用程序上下文中的bean。

2、@ComponentScan

@ComponentScan這個注解在Spring中很重要，它對應XML配置中的元素，@ComponentScan的功能其實就是自動掃描并加載符合條件的組件（比如@Component和@Repository等）或者bean定義，最終將這些bean定義加載到IoC容器中。

我們可以通過basePackages等屬性來細粒度的定制@ComponentScan自動掃描的范圍，如果不指定，則默認Spring框架實現會從聲明@ComponentScan所在類的package進行掃描。

注：所以SpringBoot的啟動類最好是放在root package下，因為默認不指定basePackages。

3、@EnableAutoConfiguration

個人感覺@EnableAutoConfiguration這個Annotation最為重要，所以放在最后來解讀，大家是否還記得Spring框架提供的各種名字為@Enable開頭的Annotation定義？比如@EnableScheduling、@EnableCaching、@EnableMBeanExport等，@EnableAutoConfiguration的理念和做事方式其實一脈相承，簡單概括一下就是，借助@Import的支持，收集和注冊特定場景相關的bean定義。

@EnableScheduling是通過@Import將Spring調度框架相關的bean定義都加載到IoC容器。

@EnableMBeanExport是通過@Import將JMX相關的bean定義加載到IoC容器。

而@EnableAutoConfiguration也是借助@Import的幫助，將所有符合自動配置條件的bean定義加載到IoC容器，僅此而已！

@EnableAutoConfiguration會根據類路徑中的jar依賴為項目進行自動配置，如：添加了spring-boot-starter-web依賴，會自動添加Tomcat和Spring MVC的依賴，Spring Boot會對Tomcat和Spring MVC進行自動配置。

@EnableAutoConfiguration作為一個復合Annotation，其自身定義關鍵信息如下：

@SuppressWarnings("deprecation") @Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Documented @Inherited @AutoConfigurationPackage @Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class) public@interfaceEnableAutoConfiguration {...}

其中，最關鍵的要屬@Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)，借助EnableAutoConfigurationImportSelector，@EnableAutoConfiguration可以幫助SpringBoot應用將所有符合條件的@Configuration配置都加載到當前SpringBoot創建并使用的IoC容器。就像一只“八爪魚”一樣，借助于Spring框架原有的一個工具類：SpringFactoriesLoader的支持，@EnableAutoConfiguration可以智能的自動配置功效才得以大功告成！

自動配置幕后英雄：SpringFactoriesLoader詳解

SpringFactoriesLoader屬于Spring框架私有的一種擴展方案，其主要功能就是從指定的配置文件META-INF/spring.factories加載配置。

publicabstractclassSpringFactoriesLoader { //... publicstatic <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {...} publicstaticList<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {....}}

配合@EnableAutoConfiguration使用的話，它更多是提供一種配置查找的功能支持，即根據@EnableAutoConfiguration的完整類名org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration作為查找的Key，獲取對應的一組@Configuration類。

上圖就是從SpringBoot的autoconfigure依賴包中的META-INF/spring.factories配置文件中摘錄的一段內容，可以很好地說明問題。

所以，@EnableAutoConfiguration自動配置的魔法騎士就變成了：從classpath中搜尋所有的META-INF/spring.factories配置文件，并將其中org.springframework.boot.autoconfigure.EnableutoConfiguration對應的配置項通過反射（Java Refletion）實例化為對應的標注了@Configuration的JavaConfig形式的IoC容器配置類，然后匯總為一個并加載到IoC容器。

二、深入探索SpringApplication執行流程

SpringApplication的run方法的實現是我們本次旅程的主要線路，該方法的主要流程大體可以歸納如下：

1）如果我們使用的是SpringApplication的靜態run方法，那么，這個方法里面首先要創建一個SpringApplication對象實例，然后調用這個創建好的SpringApplication的實例方法。在SpringApplication實例初始化的時候，它會提前做幾件事情：

根據classpath里面是否存在某個特征類

（org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext）來決定是否應該創建一個為Web應用使用的ApplicationContext類型。

使用SpringFactoriesLoader在應用的classpath中查找并加載所有可用的ApplicationContextInitializer。

使用SpringFactoriesLoader在應用的classpath中查找并加載所有可用的ApplicationListener。

推斷并設置main方法的定義類。

2） SpringApplication實例初始化完成并且完成設置后，就開始執行run方法的邏輯了，方法執行伊始，首先遍歷執行所有通過SpringFactoriesLoader可以查找到并加載的SpringApplicationRunListener。調用它們的started()方法，告訴這些SpringApplicationRunListener，“嘿，SpringBoot應用要開始執行咯！”。

3）創建并配置當前Spring Boot應用將要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile）。

4）遍歷調用所有SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()的方法，告訴他們：“當前SpringBoot應用使用的Environment準備好了咯！”。

5）如果SpringApplication的showBanner屬性被設置為true，則打印banner。

6）根據用戶是否明確設置了applicationContextClass類型以及初始化階段的推斷結果，決定該為當前SpringBoot應用創建什么類型的ApplicationContext并創建完成，然后根據條件決定是否添加ShutdownHook，決定是否使用自定義的BeanNameGenerator，決定是否使用自定義的ResourceLoader，當然，最重要的，將之前準備好的Environment設置給創建好的ApplicationContext使用。

7） ApplicationContext創建好之后，SpringApplication會再次借助Spring-FactoriesLoader，查找并加載classpath中所有可用的ApplicationContext-Initializer，然后遍歷調用這些ApplicationContextInitializer的initialize（applicationContext）方法來對已經創建好的ApplicationContext進行進一步的處理。

8）遍歷調用所有SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法。

9）最核心的一步，將之前通過@EnableAutoConfiguration獲取的所有配置以及其他形式的IoC容器配置加載到已經準備完畢的ApplicationContext。

10）遍歷調用所有SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法。

11）調用ApplicationContext的refresh()方法，完成IoC容器可用的最后一道工序。

12）查找當前ApplicationContext中是否注冊有CommandLineRunner，如果有，則遍歷執行它們。

13）正常情況下，遍歷執行SpringApplicationRunListener的finished()方法、（如果整個過程出現異常，則依然調用所有SpringApplicationRunListener的finished()方法，只不過這種情況下會將異常信息一并傳入處理）

去除事件通知點后，整個流程如下：

本文以調試一個實際的SpringBoot啟動程序為例，參考流程中主要類類圖，來分析其啟動邏輯和自動化配置原理。

總覽

上圖為SpringBoot啟動結構圖，我們發現啟動流程主要分為三個部分，第一部分進行SpringApplication的初始化模塊，配置一些基本的環境變量、資源、構造器、監聽器，第二部分實現了應用具體的啟動方案，包括啟動流程的監聽模塊、加載配置環境模塊、及核心的創建上下文環境模塊，第三部分是自動化配置模塊，該模塊作為springboot自動配置核心，在后面的分析中會詳細討論。在下面的啟動程序中我們會串聯起結構中的主要功能。

啟動

每個SpringBoot程序都有一個主入口，也就是main方法，main里面調用SpringApplication.run()啟動整個spring-boot程序，該方法所在類需要使用@SpringBootApplication注解，以及@ImportResource注解(if need)，@SpringBootApplication包括三個注解，功能如下：

@EnableAutoConfiguration：SpringBoot根據應用所聲明的依賴來對Spring框架進行自動配置。

@SpringBootConfiguration(內部為@Configuration)：被標注的類等于在spring的XML配置文件中(applicationContext.xml)，裝配所有bean事務，提供了一個spring的上下文環境。

@ComponentScan：組件掃描，可自動發現和裝配Bean，默認掃描SpringApplication的run方法里的Booter.class所在的包路徑下文件，所以最好將該啟動類放到根包路徑下。

SpringBoot啟動類

首先進入run方法

run方法中去創建了一個SpringApplication實例，在該構造方法內，我們可以發現其調用了一個初始化的initialize方法

這里主要是為SpringApplication對象賦一些初值。構造函數執行完畢后，我們回到run方法

該方法中實現了如下幾個關鍵步驟：

1、創建了應用的監聽器SpringApplicationRunListeners并開始監聽

2、加載SpringBoot配置環境(ConfigurableEnvironment)，如果是通過web容器發布，會加載StandardEnvironment，其最終也是繼承了ConfigurableEnvironment，類圖如下

可以看出，*Environment最終都實現了PropertyResolver接口，我們平時通過environment對象獲取配置文件中指定Key對應的value方法時，就是調用了propertyResolver接口的getProperty方法

3、配置環境(Environment)加入到監聽器對象中(SpringApplicationRunListeners)

4、創建run方法的返回對象：ConfigurableApplicationContext(應用配置上下文)，我們可以看一下創建方法：

方法會先獲取顯式設置的應用上下文(applicationContextClass)，如果不存在，再加載默認的環境配置（通過是否是web environment判斷），默認選擇AnnotationConfigApplicationContext注解上下文（通過掃描所有注解類來加載bean），最后通過BeanUtils實例化上下文對象，并返回。

ConfigurableApplicationContext類圖如下：

主要看其繼承的兩個方向：

LifeCycle：生命周期類，定義了start啟動、stop結束、isRunning是否運行中等生命周期空值方法

ApplicationContext：應用上下文類，其主要繼承了beanFactory(bean的工廠類)

5、回到run方法內，prepareContext方法將listeners、environment、applicationArguments、banner等重要組件與上下文對象關聯

6、接下來的refreshContext(context)方法(初始化方法如下)將是實現spring-boot-starter-*(mybatis、redis等)自動化配置的關鍵，包括spring.factories的加載，bean的實例化等核心工作。

配置結束后，Springboot做了一些基本的收尾工作，返回了應用環境上下文?；仡櫿w流程，Springboot的啟動，主要創建了配置環境(environment)、事件監聽(listeners)、應用上下文(applicationContext)，并基于以上條件，在容器中開始實例化我們需要的Bean，至此，通過SpringBoot啟動的程序已經構造完成，接下來我們來探討自動化配置是如何實現。

自動化配置

之前的啟動結構圖中，我們注意到無論是應用初始化還是具體的執行過程，都調用了SpringBoot自動配置模塊。

SpringBoot自動配置模塊

該配置模塊的主要使用到了SpringFactoriesLoader，即Spring工廠加載器，該對象提供了loadFactoryNames方法，入參為factoryClass和classLoader，即需要傳入上圖中的工廠類名稱和對應的類加載器，方法會根據指定的classLoader，加載該類加器搜索路徑下的指定文件，即spring.factories文件，傳入的工廠類為接口，而文件中對應的類則是接口的實現類，或最終作為實現類，所以文件中一般為如下圖這種一對多的類名集合，獲取到這些實現類的類名后，loadFactoryNames方法返回類名集合，方法調用方得到這些集合后，再通過反射獲取這些類的類對象、構造方法，最終生成實例。

工廠接口與其若干實現類接口名稱

下圖有助于我們形象理解自動配置流程。

SpringBoot自動化配置關鍵組件關系圖

mybatis-spring-boot-starter、spring-boot-starter-web等組件的META-INF文件下均含有spring.factories文件，自動配置模塊中，SpringFactoriesLoader收集到文件中的類全名并返回一個類全名的數組，返回的類全名通過反射被實例化，就形成了具體的工廠實例，工廠實例來生成組件具體需要的bean。

之前我們提到了EnableAutoConfiguration注解，其類圖如下：

可以發現其最終實現了ImportSelector(選擇器)和BeanClassLoaderAware(bean類加載器中間件)，重點關注一下AutoConfigurationImportSelector的selectImports方法。

該方法在springboot啟動流程——bean實例化前被執行，返回要實例化的類信息列表。我們知道，如果獲取到類信息，spring自然可以通過類加載器將類加載到jvm中，現在我們已經通過spring-boot的starter依賴方式依賴了我們需要的組件，那么這些組建的類信息在select方法中也是可以被獲取到的，不要急我們繼續向下分析。

該方法中的getCandidateConfigurations方法，通過方法注釋了解到，其返回一個自動配置類的類名列表，方法調用了loadFactoryNames方法，查看該方法

在上面的代碼可以看到自動配置器會根據傳入的factoryClass.getName()到項目系統路徑下所有的spring.factories文件中找到相應的key，從而加載里面的類。我們就選取這個mybatis-spring-boot-autoconfigure下的spring.factories文件

進入org.mybatis.spring.boot.autoconfigure.MybatisAutoConfiguration中，主要看一下類頭：

發現Spring的@Configuration，儼然是一個通過注解標注的springBean，繼續向下看，

@ConditionalOnClass({ SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class})這個注解的意思是：當存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class這兩個類時才解析MybatisAutoConfiguration配置類，否則不解析這一個配置類，make sence，我們需要mybatis為我們返回會話對象，就必須有會話工廠相關類。

@CondtionalOnBean(DataSource.class)：只有處理已經被聲明為bean的dataSource。

@ConditionalOnMissingBean(MapperFactoryBean.class)這個注解的意思是如果容器中不存在name指定的bean則創建bean注入，否則不執行（該類源碼較長，篇幅限制不全粘貼）

以上配置可以保證sqlSessionFactory、sqlSessionTemplate、dataSource等mybatis所需的組件均可被自動配置，@Configuration注解已經提供了Spring的上下文環境，所以以上組件的配置方式與Spring啟動時通過mybatis.xml文件進行配置起到一個效果。通過分析我們可以發現，只要一個基于SpringBoot項目的類路徑下存在SqlSessionFactory.class, SqlSessionFactoryBean.class，并且容器中已經注冊了dataSourceBean，就可以觸發自動化配置，意思說我們只要在maven的項目中加入了mybatis所需要的若干依賴，就可以觸發自動配置，但引入mybatis原生依賴的話，每集成一個功能都要去修改其自動化配置類，那就得不到開箱即用的效果了。所以Spring-boot為我們提供了統一的starter可以直接配置好相關的類，觸發自動配置所需的依賴(mybatis)如下：

這里是截取的mybatis-spring-boot-starter的源碼中pom.xml文件中所有依賴：

因為maven依賴的傳遞性，我們只要依賴starter就可以依賴到所有需要自動配置的類，實現開箱即用的功能。也體現出Springboot簡化了Spring框架帶來的大量XML配置以及復雜的依賴管理，讓開發人員可以更加關注業務邏輯的開發。

作者：平凡希

cnblogs.com/xiaoxi/p/7999885.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的面试官：能说下 SpringBoot 启动原理吗？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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