SpringBoot啟動原理


背景

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

2> SpringBoot默認使用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> 傳統的web容器比如jetty本質上是直接通過java start.jar 來啟動,之后來加載spring上下文的,SpringBoot通過main函數是怎么來啟動web容器的呢?

本文就這三個問題展開論述。

 

問題1分析

問題1很簡單,啟動后一直跑是因為啟動了線程池。原理就是有非deamon的線程在跑。Java虛擬機規范定義要等所有用戶線程都運行完才會退出。

所以這個原理就和下面啟動線程池一樣

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,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,創建Server的使用使用線程池作為初始化參數。然后創建了socket連接來監聽端口。(對於socket連接有之前沒接觸過的,可以自己查一下。建議動手實踐。《Java異常處理總結》這篇文章里有不錯的簡單小例子可以實操下。)

 

到這里,大家應該都明白了為什么啟動后一直不停。但是又有疑問了:JettyServletWebServerFactory是個什么東東?

 

問題2分析

 

關於問題2,我們寫個最簡單的類來debug一下:

 

 

 

進入SpringAppication.run的源碼可以看到,里面創建了一個context,默認是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。一初始化,在Bean定義里就加載了spring開天辟地的5個Bean。

 

繼續向下執行走到AbstractApplicationContext的refresh方法,執行到onRefresh時,你進入方法里發現實際上執行的是

ServletWebServerApplicationContext的onFresh

 

這里面實際只做了一件事:創建web服務。

 

進入這個方法,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問題。源碼的大意是當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);
            }

        }
    }
}

  

至此第二個問題也真相大白。

 

問題3分析

第三個問題是傳統的web容器比如jetty本質上是直接通過java start.jar 來啟動,之后來加載spring上下文的,SpringBoot通過main函數是怎么來啟動web容器。

這個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里會創建Spring的應用上下文,默認是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext。首先會加載Spring開天辟地的5個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默認的onRefresh方法外還增加了createWebServer方法,在這個方法中對Web容器進行了初始化工作。

<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>

  

因為選擇servlet容器是類似於使用基於條件的注解方式。因為當exclusion掉tomcat后,只有jetty滿足條件,所以會加載JettyServletWebServerFactory。

通過getWebServer方法會new一個WebServer對象,new對象的方法會調用initialize方法,在這個方法中會對容器進行初始化並啟動。

而容器啟動的基本原理就是創建個線程池和網絡套接字。用線程去處理套接字讀寫的內容。

 

總結

文本用帶有少許說明的三個問題開場展開論述,實際是使用了麥肯錫大法中的SCQA架構。

SCQA架構是金字塔模型里面突出的一個論述方法,即“情境(Situation)、沖突(Complication)、問題(Question)、答案(Answer)”。可以幫助我們在陳述事實時條理更為清晰、有效。

SCQA其實只是麥肯錫做了總結。這個方法李清照都在用:

昨夜雨疏風驟,濃睡不消殘酒 (情境)

試問卷簾人,卻道海棠依舊(沖突)

知否,知否(問題)

應是綠肥紅瘦(答案)

 

文章正文看似一步步回答問題,實際上在講述怎樣去看spring源碼,了解spring原理的一個過程。即:帶着問題去看,debug跟蹤源碼驗證 的方法。


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