Spring Boot 项目启动时在 prepareContext 阶段做了哪些事？

概览

如果你对Spring Boot 启动流程还不甚了解，可阅读《Spring Boot 启动流程详解》这篇文章。如果你已了解，那就让我们直接看看prepareContext() 源码。

private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context, ConfigurableEnvironment environment,SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {//将环境对象放到上下文中context.setEnvironment(environment);//后置处理应用上下文postProcessApplicationContext(context);//应用初始化上下文applyInitializers(context);//触发监听器‘上下文准备完成’时间listeners.contextPrepared(context);//打印启动信息和激活的profileif (this.logStartupInfo) {logStartupInfo(context.getParent() == null);logStartupProfileInfo(context);}// Add boot specific singleton beans//将 applicationArguments 和 printedBanner 实例注册到bean工厂ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);if (printedBanner != null) {beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);}if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {((DefaultListableBeanFactory) beanFactory).setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);}//是否设置bean懒加载if (this.lazyInitialization) {//是则beanFactory后置处理添加LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor实例context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());}// Load the sourcesSet<Object> sources = getAllSources();Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");//加载sourcesload(context, sources.toArray(new Object[0]));//触发监听器‘上下文加载完毕’事件listeners.contextLoaded(context);
}

通过上面的源码我们可以看出，在准备上下文阶段，spring boot 做了很多事情，这其中主要包括以下内容：

  1. postProcessApplicationContext()，后置处理应用上下文。
  2. applyInitializers()，‘应用’初始化上下文。
  3. listeners.contextPrepared()，触发监听器的‘应用上下文准备完成’事件。
  4. 懒加载模式为 beanFactory 添加 LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor() 后置处理器。
  5. 加载sources，包含 primarySources 和自定义的 sources。
  6. listeners.contextLoaded()，触发监听器的‘上下文加载完成’事件。

接下来让我们详细的看看每个步骤具体做了什么。

后置处理应用上下文

postProcessApplicationContext() 上下文的后置处理，这里由于 beanNameGenerator 和 resourceLoader 都为null，addConversionService 为true，故仅对bean工厂设置了 conversionService 转换服务。这里的转换服务为 ApplicationConversionService 类的单例实例。bean工厂为 GenericApplicationContext 无参构造函数创建的 DefaultListableBeanFactory()。

protected void postProcessApplicationContext(ConfigurableApplicationContext context) {if (this.beanNameGenerator != null) {context.getBeanFactory().registerSingleton(AnnotationConfigUtils.CONFIGURATION_BEAN_NAME_GENERATOR,this.beanNameGenerator);}if (this.resourceLoader != null) {if (context instanceof GenericApplicationContext) {((GenericApplicationContext) context).setResourceLoader(this.resourceLoader);}if (context instanceof DefaultResourceLoader) {((DefaultResourceLoader) context).setClassLoader(this.resourceLoader.getClassLoader());}}if (this.addConversionService) {context.getBeanFactory().setConversionService(ApplicationConversionService.getSharedInstance());}
}

‘应用’初始化器

@SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
protected void applyInitializers(ConfigurableApplicationContext context) {for (ApplicationContextInitializer initializer : getInitializers()) {Class<?> requiredType = GenericTypeResolver.resolveTypeArgument(initializer.getClass(),ApplicationContextInitializer.class);Assert.isInstanceOf(requiredType, context, "Unable to call initializer.");initializer.initialize(context);}
}

applyInitializers()主要是执行SpringApplication对象实例化阶段从spring.factories配置文件中读取并加载的ApplicationContextInitializer接口实现类的initialize()方法。从方法的注释上看主要是在上下文刷新之前做一些操作。spring-boot-x.x.x.jar 默认的spring.factories中包含以下这些实现类：

DelegatingApplicationContextInitializer执行一些其他的ApplicationContextInitializer，这些ApplicationContextInitializer来源于context.initializer.classes属性配置；相当一些自定义的初始化器委托给DelegatingApplicationContextInitializer执行
ContextIdApplicationContextInitializer构建一个上下文ContextId对象并注册到bean工厂中，这里的id一般为从environment环境对象中读取的spring.application.name属性配置，因此一般就是你设置的项目名
ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer添加一个ConfigurationWarningsPostProcessor后置处理器到bean工厂后置处理器中；该后置处理器主要校验@ComponentScan扫描的包或类所在包是否包含org.springframework或org，包含则进行warning级别的提示
RSocketPortInfoApplicationContextInitializer将上下文对象包装成一个listener监听器添加到当前应用上下文的applicationListeners监听器列表中；包装的listener主要监听了RSocketServerInitializedEvent事件，将获取的端口设置到类型名为server.ports的属性map中，key为local.rsocket.server.port
ServerPortInfoApplicationContextInitializer将自身添加到当前应用上下文的applicationListeners监听器列表中；ServerPortInfoApplicationContextInitializer本身也实现的ApplicationListener接口，主要监听了WebServerInitializedEvent事件

以上表格的ApplicationContextInitializer都是按优先级排过序的，程序执行时就是从上到下执行。另外实际断点的过程中，我们可以看到除了以上的initializer之外，还有一些其他jar包中的initializer，如下：

  • org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer
    • 将CachingMetadataReaderFactoryPostProcessor添加到上下文对象的beanFactoryPostProcessors列表中
  • io.dubbo.springboot.DubboConfigurationApplicationContextInitializer
    • environment环境中是否设置spring.dubbo.scan属性，如果设置了则实例化一个AnnotationBean，并注册到bean工厂中，同时添加到上下文对象的bean工厂后置处理器列表中和beanFactory对象的bean后置处理器列表中。
  • org.springframework.boot.autoconfigure.logging.ConditionEvaluationReportLoggingListener
    • 构建一个ConditionEvaluationReportListener监听器并添加到当前应用上下文的applicationListeners监听器列表中；同时从bean工厂中获取ConditionEvaluationReport。ConditionEvaluationReportListener监听所有的ApplicationEvent事件并触发ConditionEvaluationReportLoggingListener的onApplicationEvent()方法。主要目的打印条件评估报告，以帮助开发者了解Spring Boot 启动过程中自动配置的细节。

实际执行顺序如下图所示：

这里解释下GenericTypeResolver.resolveTypeArgumen() 方法作用，其主要是解析initializer类实现泛型接口的泛型类型，从而判断当前context是否是initializer类实现接口的泛型类型的子类。这里有点绕口，大家可以理解为 ApplicationContextInitializer 接口的泛型类型必须和context接口类型一致，代码上看ApplicationContextInitializer接口的泛型类型就是ConfigurableApplicationContext 类型，所以感觉这里的判断有点多此一举。

触发监听器‘上下文准备完成’事件

listeners.contextPrepared() 表示在上下文准备完成阶段要触发的操作。该事件触发的流程与listeners.starting() 执行流程一致，这里不再讲解，如不清楚可先看看《Spring Boot 启动流程详解》这篇文章。通过打断点可以看到，这里监听了 ApplicationContextInitializedEvent 事件的监听器有：BackgroundPreinitializer、DelegatingApplicationListener、DubboHolderListener；实际这三个listener 都未有 ApplicationContextInitializedEvent 事件的处理逻辑，这里之所有会被扫描出来，是因为其实现的接口泛型类型为 ApplicationContextInitializedEvent 的父类或者未指定，其中 DubboHolderListener 属于未指定。

打印启动信息和激活的profile

上面表格之所以没有列这一步，是因为这里只是打印启动信息及激活profile，没有这一步骤对框架执行并不影响，所以也不重要。

注册 ApplicationArguments 和 Banner bean，设置bean是否可以被覆盖

这里通过 DefaultListableBeanFactory 将 ApplicationArguments 和 Banner 实例对象以单例的方式进行注入，同时设置不允许 bean 被覆盖，让我们看看 registerSingleton() 方法源码：

@Override
public void registerSingleton(String beanName, Object singletonObject) throws IllegalStateException {//调用父类DefaultSingletonBeanRegistry的registerSingleton() 方法super.registerSingleton(beanName, singletonObject);//更新工厂内部维护的单例bean名称updateManualSingletonNames(set -> set.add(beanName), set -> !this.beanDefinitionMap.containsKey(beanName));//清除映射clearByTypeCache();
}

源码很简单，调用父类的 DefaultSingletonBeanRegistry 的 registerSingleton() 方法，让我再看看 DefaultSingletonBeanRegistry 类的 registerSingleton() 方法。

@Override
public void registerSingleton(String beanName, Object singletonObject) throws IllegalStateException {Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");Assert.notNull(singletonObject, "Singleton object must not be null");synchronized (this.singletonObjects) {Object oldObject = this.singletonObjects.get(beanName);if (oldObject != null) {throw new IllegalStateException("Could not register object [" + singletonObject +"] under bean name '" + beanName + "': there is already object [" + oldObject + "] bound");}addSingleton(beanName, singletonObject);}
}protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {synchronized (this.singletonObjects) {this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);this.singletonFactories.remove(beanName);this.earlySingletonObjects.remove(beanName);this.registeredSingletons.add(beanName);}
}

其逻辑也很简单，就是先加锁，再判断内部维度单例bean的map是否包含当前bean，包含则抛出异常，单例bean不能被重复创建。如果不存在，则加到缓存map中。

加载sources

先看看源码~

protected void load(ApplicationContext context, Object[] sources) {if (logger.isDebugEnabled()) {logger.debug("Loading source " + StringUtils.arrayToCommaDelimitedString(sources));}//创建一个BeanDefinitionLoader用于加载beanBeanDefinitionLoader loader = createBeanDefinitionLoader(getBeanDefinitionRegistry(context), sources);if (this.beanNameGenerator != null) {loader.setBeanNameGenerator(this.beanNameGenerator);}if (this.resourceLoader != null) {loader.setResourceLoader(this.resourceLoader);}if (this.environment != null) {loader.setEnvironment(this.environment);}//进行bean的装载loader.load();
}

getBeanDefinitionRegistry() 方法用于从上下文中获取bean工厂，断点可以看到返回的是context自身，因为其实现了BeanDefinitionRegistry接口。createBeanDefinitionLoader() 方法就是调用 BeanDefinitionLoader() 的构造函数，函数入参包含当前上下文context 和 sources，这里sources主要就是 primarySources，而 primarySources 就是Spring Boot 启动类。让我们再看看 BeanDefinitionLoader() 构造函数。

BeanDefinitionLoader(BeanDefinitionRegistry registry, Object... sources) {Assert.notNull(registry, "Registry must not be null");Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");this.sources = sources;//创建注解bean定义readerthis.annotatedReader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(registry);//创建xml bean定义readerthis.xmlReader = new XmlBeanDefinitionReader(registry);if (isGroovyPresent()) {//如果有加载groovy.lang.MetaClass，在创建groovy定义bean的readerthis.groovyReader = new GroovyBeanDefinitionReader(registry);}//创建类路径bean定义扫描器this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(registry);//添加类排除过滤器this.scanner.addExcludeFilter(new ClassExcludeFilter(sources));
}

BeanDefinitionLoader 构造函数主要就是创建各种bean定义解析器用于bean的定义加载。接下来就是调用创建好的 BeanDefinitionLoader 的 load() 方法，其主要作用就是加载定义的bean，包括注解定义、xml定义、groovy脚本定义以及classPath定义。由于这部分实现比较复杂，这里不做详细说明，后面会单独写一篇文章进行详细介绍。

触发监听器‘上下文加载完成’事件

一样的事件处理流程就不再多说了，这里主要看看执行了哪些listener的相应事件。同样断点可以看到有如下监听器监听了 ApplicationPreparedEvent 事件，这里也通过表格展示下每个监听器具体干了什么。

CloudFoundryVcapEnvironmentPostProcessor从内部定义的延迟日志DeferredLog切换到实时日志并进行打印
ConfigFileApplicationListener添加一个属性源后置处理 PropertySourceOrderingPostProcessor 到bean工厂后置处理器列表中
LoggingApplicationListener注册springBootLoggingSystem、springBootLogFile、springBootLoggerGroups等相关bean
BackgroundPreinitializer无响应的事件处理
DelegatingApplicationListener无响应的事件处理
DubboHolderListenerspring-boot-dubbo-starter-1.0.0.jar中的监听器，内部啥也没干。。。

至此，spring boot 在启动时的上下文准备阶段主要就干了这些事。

注：spring boot 版本为2.3.10

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