深入剖析SpringBoot底层原理

作者 | 波哥

审校 | 重楼

记得差不多在2015年以前，要部署一个Web应用，那得准备各种Web容器，比如Tomcat，然后打war包，然后部署到Web容器的特定目录下，以此来完成一个应用的部署，而且应用中的web.xml配置文件是必不可少的。可是近几年使用了SpringBoot后，发现写一个Web应用真的太简单了，一个SpringBootApplication注解直接搞定，什么web.xml啥都不用了，干净利索。

对于SpringBoot，我想99.99%的老铁都会使用，但是又有几人知道为什么加了这么一个简单的注解，一个Web应用就这么轻松的被创建出来了呢？今天我们就来扒一扒它的神秘面纱。

先来说说SpringBoot的几大核心能力，包括：自动装配、内置Web容器以及整合SpringMVC，因此笔者本篇主要从上述三个维度来详细阐述它的底层原理。

先通过一张图来说明下SpringBoot启动的整体流程：

我们研究任何源码，首先得找到它的入口，SpringBoot的入口毫无疑问是SpringApplication.run方法，找到了入口，然后顺藤摸瓜看看SpringBoot是如何实现上述的三大核心能力的。

1. 自动装配

那么什么是自动装配？笔者看来自动装配就像是搭积木，将多种形状的模型组装在一起，对应SpringBoot中的自动装配则是将单独的第三方功能，组装到Spring这个大的容器中，让Spring可以全权管理所涉及到的Bean实例，并在整个项目中使用。

我们还是从入口入手。我们可以想下，SpringBoot肯定是需要使用到Spring的核心能力的，而Spring的核心能力就是如何管理Bean的生命周期，那就肯定脱离不了Spring的应用上下文，但是我们在使用SpringBoot的过程中，从头到尾都没有明确创建过Spring应用上下文。于是我们有理由相信，一定是在SpringApplication的run方法中创建了这个Spring的应用上下文，而事实上的确如此：

上述代码中，创建了AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，该类是SpringBoot实现的应用上下文，它是GenericApplicationContext的子类：

很明显，它具有Spring应用上下文的一切能力。在创建出了Spring应用上下文后，接下来肯定就是去扫描需要被Spring管理的类，得到BeanDefinition信息，然后完成Bean的生命周期管理。关于Bean的生命周期管理，笔者已经写了系列文章，感兴趣的童鞋可以去看看。这里我们只谈SpringBoot是如何完成自动装配的。

咱们顺着SpringBootApplication注解，可以发现在EnableAutoConfiguration注解上有Import({AutoConfigurationImportSelector.class}的注解信息，Spring会调用AutoConfigurationImportSelector的selectImports方法，将该方法返回的所有字符串对应的类，走Bean的生命周期流程并进行管理：

那么这个方法返回的字符串数组就是自动装配的玄机所在，咱们看看它的具体代码实现就一目了然了：

简单来说说上述代码：

顺着getCandidateConfigurations方法看：

调用loadSpringFactories方法，读取所有META-INF/spring.factories目录中的配置信息，返回配置信息中key为EnableAutoConfiguration类型的value值，然后筛选出非exclusions的值，就得到了将要被返回的所有字符串数组的数据。

所以一句话来回答SpringBoot是如何实现自动装配的呢？

很简单，Spring就是读取项目中所有的META-INF/spring.factories配置文件信息，然后加载EnableAutoConfiguration对应的value值。既然Spring已经加载了这些value值到上下文容器中，那就可以使用这些value对应的Bean做为桥梁，来加载更多的其他Bean。

如果老铁们自己实现了一些工具包，也想自动整合进来，也完全可以增加一个META-INF/spring.factories的配置文件作为桥梁来实现，so easy，有木有？

2. 内置Web容器

上述Spring已经加载到了EnableAutoConfiguration对应的value值，在SpringBoot自己提供的spring.factories文件中，默认支持了一堆的值，这些都是SpringBoot默认提供的自动装配类（也可以理解为桥梁类），其中有一个名为：ServletWebServerFactoryAutoConfiguration的配置类，这个配置类中导入了EmbeddedTomcat：

而EmbeddedTomcat这个类中又通过@Bean注解配置了
TomcatServletWebServerFactory：

看英文就大概知道了，这个类是用来创建Tomcat的工厂类，它是ServletWebServerFactory接口的实现类：

这表明在Spring应用上下文容器中已经存在了类型为ServletWebServerFactory的Bean，大家记住这个很重要，因为接下来在创建容器的时候就要用到这个Bean。

具体来看看是怎么链接的。

在上面我们说过SpringBoot会创建一个AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext的Spring应用上下文，Spring在执行应用上下文的refresh方法时，会执行onRefresh方法，来执行子上下文的逻辑：

而这个子上下文的onRefresh方法则是执行createWebServer方法创建Web服务，也就是咱们所说的Tomcat：

原来如此，这里在createWebServer方法中会从Spring的Bean工厂中获取到ServletWebServerFactory的实例，而这个实例不就是我们上面提到的TomcatServletWebServerFactory类型的实例吗？获取到这个ServletWebServerFactory实例后，调用它的getWebServer方法来创建一个Web服务：

没错，就是直接创建一个Tomcat。呵呵，大功告成！

3. 整合SpringMVC

话说，在使用SpringBoot时，写一个Controller和在SpringMVC中方法一模一样，那这个又是咋做到的呢？

还是看SpringBoot自己提供的spring.factories文件，其中有一个名为DispatcherServletAutoConfiguration的自动配置类，这个类就是那个连接SpringBoot和SpringMVC的桥梁。

我们知道，SpringMVC里面一个核心类就是DispatcherServlet，所以我们完全可以大胆的猜想，在这个自动配置类，一定配置了DispatcherServlet，事实上也确实如此：

有了这个类，一切就水到渠成？不，还没有渠成，虽然有了这个Bean实例，但是它是如何和Tomcat容器对接上的还没弄清楚，不是吗？

在上述getWebServer方法中，创建好Tomcat容器后，后面会继续执行prepareContext方法:

在该方法中调用configureContext创建TomcatStarter，并且添加到了Tomcat上下文中，而这个TomcatStarter是ServletContAInerInitializer的实现类：

在Servlet3.0的规范里面明确，在Web容器启动完成后会调用ServletContainerInitializer实现类的onStartup方法，于是就会进入TomcatStarter的onStartup方法：

该方法中会执行所有ServletContextInitializer类型的onStartup方法，那这个ServletContextInitializer对象是啥？我们在DispatcherServletAutoConfiguration中可以看到配置了DispatcherServletRegistrationBean实例，这个就是ServletContextInitializer的实现类：

于是就会调用DispatcherServletRegistrationBean的onStartup方法，从而向Web容器上下文中注册DispatcherServlet，并配置Mapping映射（默认将“/*”映射到DispatcherServlet)。

以上就是SpringBoot的底层原理分析，希望能对老铁们有所帮助！

作者介绍

波哥，互联行业从业10余年，先后担任项目总监及架构师。目前专攻技术，喜欢研究技术原理。技术全面，主攻JAVA，精通JVM底层机制及Spring全家桶底层框架原理，熟练掌握当前主流的中间件、服务网格等技术原理。