SpringBoot启动类到底做了什么

springBoot 启动类做了什么被面试官问到，以前都是直接用也没关注它底下到底干了什么。今天跟这大佬的指点看了一下
原文：/post/5d3f95ebf265da039e12959e

从 Main 方法说起
用过SpringBoot的人都知道，首先要写一个main方法来启动

@SpringBootApplication
public class TomcatdebugApplication {

public static void main(String[] args) {
    (, args);
}

}
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我们直接点击run方法的源码，跟踪下来，发下最终 的run方法是调用ConfigurableApplicationContext方法，源码如下：

public ConfigurableApplicationContext run(String… args) {
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
();
ConfigurableApplicationContext context = null;
Collection exceptionReporters = new ArrayList<>();
//设置系统属性『』，为true则启用headless模式支持
configureHeadlessProperty();
//通过SpringFactoriesLoader检索META-INF/，
//找到声明的所有SpringApplicationRunListener的实现类并将其实例化，
//之后逐个调用其started()方法，广播SpringBoot要开始执行了
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
//发布应用开始启动事件
();
try {
//初始化参数
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
//创建并配置当前SpringBoot应用将要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile）,
//并遍历调用所有的SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()方法，广播Environment准备完毕。
ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
configureIgnoreBeanInfo(environment);
//打印banner
Banner printedBanner = printBanner(environment);
//创建应用上下文
context = createApplicationContext();
//通过SpringFactoriesLoader检索META-INF/，获取并实例化异常分析器
exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(,
new Class[] { }, context);
//为ApplicationContext加载environment，之后逐个执行ApplicationContextInitializer的initialize()方法来进一步封装ApplicationContext，
//并调用所有的SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法，【EventPublishingRunListener只提供了一个空的contextPrepared()方法】，
//之后初始化IoC容器，并调用SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法，广播ApplicationContext的IoC加载完成，
//这里就包括通过**@EnableAutoConfiguration**导入的各种自动配置类。
prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
//刷新上下文
refreshContext(context);
//再一次刷新上下文,其实是空方法，可能是为了后续扩展。
afterRefresh(context, applicationArguments);
();
if () {
new StartupInfoLogger().logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}
//发布应用已经启动的事件
(context);
//遍历所有注册的ApplicationRunner和CommandLineRunner，并执行其run()方法。
//我们可以实现自己的ApplicationRunner或者CommandLineRunner，来对SpringBoot的启动过程进行扩展。
callRunners(context, applicationArguments);
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
throw new IllegalStateException(ex);
}

	try {
	//应用已经启动完成的监听事件
		(context);
	}
	catch (Throwable ex) {
		handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
		throw new IllegalStateException(ex);
	}
	return context;
}

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其实这个方法我们可以简单的总结下步骤为

配置属性
获取监听器，发布应用开始启动事件
初始化输入参数
配置环境，输出banner
创建上下文
预处理上下文
刷新上下文
再刷新上下文
发布应用已经启动事件
发布应用启动完成事件
其实上面这段代码，如果只要分析tomcat内容的话，只需要关注两个内容即可，上下文是如何创建的，上下文是如何刷新的，分别对应的方法就是createApplicationContext() 和refreshContext(context)，接下来我们来看看这两个方法做了什么。

protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
Class<?> contextClass = ;
if (contextClass == null) {
try {
switch () {
case SERVLET:
contextClass = (DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS);
break;
case REACTIVE:
contextClass = (DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS);
break;
default:
contextClass = (DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
}
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
throw new IllegalStateException(
"Unable create a default ApplicationContext, " + “please specify an ApplicationContextClass”,
ex);
}
}
return (ConfigurableApplicationContext) (contextClass);
}
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这里就是根据我们的webApplicationType 来判断创建哪种类型的Servlet,代码中分别对应着Web类型(SERVLET),响应式Web类型（REACTIVE),非Web类型（default),我们建立的是Web类型，所以肯定实例化 DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS指定的类，也就是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext类，我们来用图来说明下这个类的关系

通过这个类图我们可以知道，这个类继承的是ServletWebServerApplicationContext,这就是我们真正的主角，而这个类最终是继承了AbstractApplicationContext，了解完创建上下文的情况后，我们再来看看刷新上下文，相关代码如下：

//类：

private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {
//直接调用刷新方法
refresh(context);
if () {
try {
();
}
catch (AccessControlException ex) {
// Not allowed in some environments.
}
}
}
//类：

protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
(, applicationContext);
((AbstractApplicationContext) applicationContext).refresh();
}
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这里还是直接传递调用本类的refresh(context)方法，最后是强转成父类AbstractApplicationContext调用其refresh()方法,该代码如下：

// 类：AbstractApplicationContext
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
synchronized () {
// Prepare this context for refreshing.
prepareRefresh();

		// Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
		ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

		// Prepare the bean factory for use in this context.
		prepareBeanFactory(beanFactory);

		try {
			// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
			postProcessBeanFactory(beanFactory);

			// Invoke factory processors registered as beans in the context.
			invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

			// Register bean processors that intercept bean creation.
			registerBeanPostProcessors(beanFactory);

			// Initialize message source for this context.
			initMessageSource();

			// Initialize event multicaster for this context.
			initApplicationEventMulticaster();

			// Initialize other special beans in specific context subclasses.这里的意思就是调用各个子类的onRefresh()
			onRefresh();

			// Check for listener beans and register them.
			registerListeners();

			// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
			finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

			// Last step: publish corresponding event.
			finishRefresh();
		}

		catch (BeansException ex) {
			if (()) {
				("Exception encountered during context initialization - " +
						"cancelling refresh attempt: " + ex);
			}

			// Destroy already created singletons to avoid dangling resources.
			destroyBeans();

			// Reset 'active' flag.
			cancelRefresh(ex);

			// Propagate exception to caller.
			throw ex;
		}

		finally {
			// Reset common introspection caches in Spring's core, since we
			// might not ever need metadata for singleton beans anymore...
			resetCommonCaches();
		}
	}
}

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这里我们看到onRefresh()方法是调用其子类的实现，根据我们上文的分析，我们这里的子类是ServletWebServerApplicationContext。

//类：ServletWebServerApplicationContext
protected void onRefresh() {
();
try {
createWebServer();
}
catch (Throwable ex) {
throw new ApplicationContextException(“Unable to start web server”, ex);
}
}

private void createWebServer() {
WebServer webServer = ;
ServletContext servletContext = getServletContext();
if (webServer == null && servletContext == null) {
ServletWebServerFactory factory = getWebServerFactory();
= (getSelfInitializer());
}
else if (servletContext != null) {
try {
getSelfInitializer().onStartup(servletContext);
}
catch (ServletException ex) {
throw new ApplicationContextException(“Cannot initialize servlet context”, ex);
}
}
initPropertySources();
}

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到这里，其实庐山真面目已经出来了，createWebServer()就是启动web服务，但是还没有真正启动Tomcat，既然webServer是通过ServletWebServerFactory来获取的，我们就来看看这个工厂的真面目。

走进Tomcat内部
根据上图我们发现，工厂类是一个接口，各个具体服务的实现是由各个子类来实现的，所以我们就去看看()的实现。

@Override
public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {
	Tomcat tomcat = new Tomcat();
	File baseDir = ( != null) ?  : createTempDir("tomcat");
	(());
	Connector connector = new Connector();
	().addConnector(connector);
	customizeConnector(connector);
	(connector);
	().setAutoDeploy(false);
	configureEngine(());
	for (Connector additionalConnector : ) {
		().addConnector(additionalConnector);
	}
	prepareContext((), initializers);
	return getTomcatWebServer(tomcat);
}

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根据上面的代码，我们发现其主要做了两件事情，第一件事就是把Connnctor(我们称之为连接器)对象添加到Tomcat中，第二件事就是configureEngine,这连接器我们勉强能理解（不理解后面会述说），那这个Engine是什么呢？我们查看()的源码：

public Engine getEngine() {
    Service service = getServer().findServices()[0];
    if (() != null) {
        return ();
    }
    Engine engine = new StandardEngine();
    ( "Tomcat" );
    (hostname);
    (createDefaultRealm());
    (engine);
    return engine;
}

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根据上面的源码，我们发现，原来这个Engine是容器，我们继续跟踪源码，找到Container接口

上图中，我们看到了4个子接口，分别是Engine,Host,Context,Wrapper。我们从继承关系上可以知道他们都是容器，那么他们到底有啥区别呢？我看看他们的注释是怎么说的。

/**
If used, an Engine is always the top level Container in a Catalina

• hierarchy. Therefore, the implementation’s setParent() method
• should throw IllegalArgumentException.
• @author Craig R. McClanahan
  /
  public interface Engine extends Container {
  //省略代码
  }
  /*
• The parent Container attached to a Host is generally an Engine, but may
• be some other implementation, or may be omitted if it is not necessary.
• The child containers attached to a Host are generally implementations
• of Context (representing an individual servlet context).
• @author Craig R. McClanahan
  */
  public interface Host extends Container {
  //省略代码

}
/***

• The parent Container attached to a Context is generally a Host, but may

• be some other implementation, or may be omitted if it is not necessary.

• The child containers attached to a Context are generally implementations

• of Wrapper (representing individual servlet definitions).

• @author Craig R. McClanahan
  */
  public interface Context extends Container, ContextBind {
  //省略代码
  }
  /**

• The parent Container attached to a Wrapper will generally be an

• implementation of Context, representing the servlet context (and

• therefore the web application) within which this servlet executes.

• Child Containers are not allowed on Wrapper implementations, so the

• addChild() method should throw an

• IllegalArgumentException.

• @author Craig R. McClanahan
  */
  public interface Wrapper extends Container {

  //省略代码
  }

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上面的注释翻译过来就是，Engine是*别的容器，其子容器是Host,Host的子容器是Context,Wrapper是Context的子容器，所以这4个容器的关系就是父子关系，也就是Engine>Host>Context>Wrapper。 我们再看看Tomcat类的源码:

//部分源码，其余部分省略。
public class Tomcat {
//设置连接器
public void setConnector(Connector connector) {
Service service = getService();
boolean found = false;
for (Connector serviceConnector : ()) {
if (connector == serviceConnector) {
found = true;
}
}
if (!found) {
(connector);
}
}
//获取service
public Service getService() {
return getServer().findServices()[0];
}
//设置Host容器
public void setHost(Host host) {
Engine engine = getEngine();
boolean found = false;
for (Container engineHost : ()) {
if (engineHost == host) {
found = true;
}
}
if (!found) {
(host);
}
}
//获取Engine容器
public Engine getEngine() {
Service service = getServer().findServices()[0];
if (() != null) {
return ();
}
Engine engine = new StandardEngine();
( “Tomcat” );
(hostname);
(createDefaultRealm());
(engine);
return engine;
}
//获取server
public Server getServer() {

    if (server != null) {
        return server;
    }

    ("", "false");

    server = new StandardServer();

    initBaseDir();

    // Set configuration source
    (new CatalinaBaseConfigurationSource(new File(basedir), null));

    ( -1 );

    Service service = new StandardService();
    ("Tomcat");
    (service);
    return server;
}

//添加Context容器
  public Context addContext(Host host, String contextPath, String contextName,
        String dir) {
    silence(host, contextName);
    Context ctx = createContext(host, contextPath);
    (contextName);
    (contextPath);
    (dir);
    (new FixContextListener());

    if (host == null) {
        getHost().addChild(ctx);
    } else {
        (ctx);
    }
    
//添加Wrapper容器
     public static Wrapper addServlet(Context ctx,
                                  String servletName,
                                  Servlet servlet) {
    // will do class for name and set init params
    Wrapper sw = new ExistingStandardWrapper(servlet);
    (servletName);
    (sw);

    return sw;
}

}
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阅读Tomcat的getServer()我们可以知道，Tomcat的最顶层是Server,Server就是Tomcat的实例，一个Tomcat一个Server;通过getEngine()我们可以了解到Server下面是Service，而且是多个，一个Service代表我们部署的一个应用，而且我们还可以知道，Engine容器，一个service只有一个；根据父子关系，我们看setHost()源码可以知道，host容器有多个；同理，我们发现addContext()源码下，Context也是多个；addServlet()表明Wrapper容器也是多个，而且这段代码也暗示了，其实Wrapper和Servlet是一层意思。另外我们根据setConnector源码可以知道，连接器(Connector)是设置在service下的，而且是可以设置多个连接器(Connector)。

根据上面分析，我们可以小结下： Tomcat主要包含了2个核心组件，连接器(Connector)和容器(Container),用图表示如下：

一个Tomcat是一个Server,一个Server下有多个service，也就是我们部署的多个应用，一个应用下有多个连接器(Connector)和一个容器（Container）,容器下有多个子容器，关系用图表示如下：

Engine下有多个Host子容器，Host下有多个Context子容器，Context下有多个Wrapper子容器。

总结
SpringBoot的启动是通过new SpringApplication()实例来启动的，启动过程主要做如下几件事情：

配置属性
获取监听器，发布应用开始启动事件
初始化输入参数
配置环境，输出banner
创建上下文
预处理上下文
刷新上下文
再刷新上下文
发布应用已经启动事件
发布应用启动完成事件
而启动Tomcat就是在第7步中“刷新上下文”；Tomcat的启动主要是初始化2个核心组件，连接器(Connector)和容器（Container），一个Tomcat实例就是一个Server，一个Server包含多个Service，也就是多个应用程序，每个Service包含多个连接器（Connetor）和一个容器（Container),而容器下又有多个子容器，按照父子关系分别为：Engine,Host,Context,Wrapper，其中除了Engine外，其余的容器都是可以有多个。