從SpringBoot啟動(dòng)，閱讀源碼設(shè)計(jì)

作者：知了一笑 2022-10-08 08:01:17

Spring框架的強(qiáng)大之處還在于能夠和其他組件進(jìn)行簡(jiǎn)單快速的集成，比如常用的數(shù)據(jù)庫(kù)、緩存、消息隊(duì)列等各種類型的組件，分析內(nèi)部的集成邏輯，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多原理上的相似性，尤其在SpringBoot框架中，約定大于配置。

一、背景說明

初學(xué)SpringBoot框架時(shí)，第一次啟動(dòng)服務(wù)，直呼什么鬼？只需要簡(jiǎn)單的幾步配置，幾個(gè)核心的注解，就可以快速實(shí)現(xiàn)工程的搭建和運(yùn)行；

雖然從Spring框架遷移到SpringBoot框架，在初期會(huì)有很多的不適應(yīng)，但是更好用的框架會(huì)快速得到認(rèn)可，從而成為主流的技術(shù)選型；

對(duì)于大多數(shù)的框架或者組件來說，如果使用起來越是簡(jiǎn)便，那么其內(nèi)部的封裝策略就越是復(fù)雜；

比如在Spring框架更新到SpringBoot版本時(shí)，其用法的簡(jiǎn)便與內(nèi)部封裝的復(fù)雜性已經(jīng)形成強(qiáng)烈的對(duì)比；再到SpringCloud微服務(wù)框架時(shí)，其封裝邏輯復(fù)雜到離譜；

對(duì)于服務(wù)端的開發(fā)來說，繞不開對(duì)Spring框架的深度學(xué)習(xí)，如果單純站在源碼閱讀的角度，建議先熟讀SpringBoot啟動(dòng)流程，然后再適當(dāng)擴(kuò)展其他源碼塊；

二、SpringBoot工程

首先聊一聊閱讀源碼的基本思路，從一個(gè)極簡(jiǎn)的案例開始，圍繞案例中的核心API作為切入點(diǎn)，通過對(duì)源碼邏輯的斷點(diǎn)調(diào)試，從而體會(huì)其設(shè)計(jì)的原理；

閱讀SpringBoot的源碼，可以從服務(wù)啟動(dòng)方法作為切入點(diǎn)，然后不斷的分析啟動(dòng)過程涉及到的核心API和設(shè)計(jì)原理，再基于具體的啟動(dòng)日志去分析抽象的加載邏輯；

在看具體的源碼之前，還需要說下分析思路，Spring項(xiàng)目中，要注意每個(gè)API所屬工程與層級(jí)，然后再去分析API之間關(guān)系，核心的構(gòu)造、屬性、方法等；

在SpringBoot的啟動(dòng)類中，有兩個(gè)核心的切入點(diǎn)，一個(gè)是類的構(gòu)造方法，完成一列的初始化動(dòng)作；一個(gè)是啟動(dòng)方法，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用上下文的創(chuàng)建和裝載；

構(gòu)造方法：

啟動(dòng)方法：

需要說明的是，由于SpringBoot服務(wù)啟動(dòng)過程涉及源碼過多，所以上面的源碼中只是羅列部分的核心切入點(diǎn)，然后圍繞這些關(guān)鍵流程展開，分析一些常見的源碼設(shè)計(jì)；

另外說明一點(diǎn)，以下源碼的核心版本：JDK-1.8，spring-5.2.4，spring-boot-2.2.5，在不同的版本下源碼會(huì)存在差異；

三、應(yīng)用上下文

服務(wù)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)應(yīng)用類型判斷創(chuàng)建的上下文，此處啟動(dòng)的是基于servlet的web應(yīng)用，所以也依賴相應(yīng)的web服務(wù)器，默認(rèn)為Tomcat；

啟動(dòng)方法的核心在于對(duì)應(yīng)用上下文的創(chuàng)建、準(zhǔn)備、刷新，應(yīng)用上下文是一個(gè)十分抽象的描述，可以理解為應(yīng)用運(yùn)行的整體環(huán)境，其中涉及到資源加載，配置文件裝配，運(yùn)行服務(wù)的管理等，后續(xù)的源碼分析都圍繞該API展開；

ApplicationContext：應(yīng)用上下文核心接口，在該接口中所有的方法都是只讀模式，即只能通過Get方法進(jìn)行訪問；

ConfigurableApplicationContext：上下文配置擴(kuò)展接口，提供了應(yīng)用上下文的配置能力，生命周期的維護(hù)，以及在關(guān)閉之后的相關(guān)資源釋放；

AbstractApplicationContext：上下文接口抽象實(shí)現(xiàn)，核心的API，對(duì)應(yīng)用上下文中的公共能力做了實(shí)現(xiàn)；

ConfigurableWebApplicationContext：Web應(yīng)用上下文配置擴(kuò)展接口，提供了Web應(yīng)用的上下文配置能力；

WebServerApplicationContext：Web服務(wù)上下文，創(chuàng)建并管理Web應(yīng)用的服務(wù)器，在該流程中嵌入的是Tomcat服務(wù)；

根據(jù)應(yīng)用上下文幾個(gè)核心的API設(shè)計(jì)，體會(huì)Spring源碼的設(shè)計(jì)思路，從頂級(jí)的接口開始，不斷向下擴(kuò)展并且新增方法，理解抽象實(shí)現(xiàn)類的邏輯，以及服務(wù)運(yùn)行時(shí)所依賴的具體API；

四、資源加載

什么是資源，可以是各種類型的文件和配置，字節(jié)輸入流的轉(zhuǎn)換，也可以是URL資源定位，Spring框架在運(yùn)行的過程中，需要依賴Resource接口實(shí)現(xiàn)對(duì)底層資源的訪問；

Resource：資源描述的頂級(jí)接口，提供了一系列的方法，繼承InputStreamSource接口，支持將資源轉(zhuǎn)換為流的形式操作；

AbstractResource：資源訪問的抽象實(shí)現(xiàn)類，這里的設(shè)計(jì)原理與AbstractApplicationContext類似，提供資源訪問方法的基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)；

ResourceLoader：資源加載的封裝接口，應(yīng)用下文需要依賴該接口實(shí)現(xiàn)資源的獲取與訪問；

針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景需求，Resource接口的實(shí)現(xiàn)類有如下幾個(gè)：FileSystemResource文件系統(tǒng)資源，ClassPathResource類路徑下資源，InputStreamResource輸入流資源等；

五、應(yīng)用環(huán)境

對(duì)于Property和Environment源碼設(shè)計(jì)體系，參考上述的源碼模塊，在思路上是相似的，此處不多描述；

應(yīng)用程序的屬性和環(huán)境涉及到的參數(shù)描述非常多，比較直接的手段是通過System類中的方法輸出，至于信息如何加載，在StandardEnvironment類中提供了方法，可以斷點(diǎn)查看；

六、Bean對(duì)象

基于Spring框架的應(yīng)用程序中，由Spring容器負(fù)責(zé)創(chuàng)建，裝配，設(shè)置屬性，進(jìn)而管理整個(gè)生命周期的對(duì)象，稱為Bean對(duì)象；Bean的生命周期非常復(fù)雜，過程大致如下：實(shí)例化，屬性加載，初始化前后管理，銷毀；

BeanFactory：工廠類，Spring框架的核心能力，Bean容器的頂級(jí)接口，提供了一系列Bean對(duì)象的訪問方法，是IOC思想和依賴注入的基礎(chǔ)支撐；

ConfigurableBeanFactory：Bean容器可配置化接口，該擴(kuò)展接口只是為了允許框架內(nèi)部的即插即用和訪問bean工廠的配置方法；

AbstractBeanFactory：Bean管理的抽象實(shí)現(xiàn)類，可以查看其內(nèi)部doGetBean方法，提供Bean實(shí)例對(duì)象的獲取邏輯，如果無法獲取則執(zhí)行創(chuàng)建邏輯；

七、Tomcat服務(wù)

初次啟動(dòng)SpringBoot工程時(shí)，最大的疑問就是可見Tomcat啟動(dòng)日志，但是沒有顯式的做服務(wù)器裝配，直接啟動(dòng)JAR包即可，這在流程上簡(jiǎn)化了一大步；

WebServer：Web應(yīng)用服務(wù)器接口，比如常用的Tomcat，Jetty，Netty等，根據(jù)應(yīng)用類型選擇，只提供了啟動(dòng)、停止、獲取端口三個(gè)方法，通過WebServerApplicationContext與應(yīng)用上下文相關(guān)聯(lián)；

TomcatWebServer：SpringBoot框架管理內(nèi)置Tomcat服務(wù)的核心類，對(duì)Tomcat生命周期的管理提供了一層包裝；

Tomcat：Apache組件中輕量級(jí)Tomcat啟動(dòng)器，提供了Tomcat基礎(chǔ)配置，比如默認(rèn)的Port和HostName，以及生命周期管理的方法，TomcatWebServer類中調(diào)用的就是該API中的具體方法；

八、事件模型

事件驅(qū)動(dòng)模型是復(fù)雜流程中的常用解耦手段，即通過事件發(fā)送和監(jiān)聽兩個(gè)拆解動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)流程的分步執(zhí)行，這在SpringBoot啟動(dòng)流程和上下文裝載中更是發(fā)揮的淋漓盡致；

ApplicationEvent：應(yīng)用事件基礎(chǔ)抽象類，繼承自JDK中EventObject類，具體事件會(huì)繼承該類，內(nèi)部聲明了事件源和發(fā)生時(shí)間兩個(gè)核心屬性；

ApplicationEventMulticaster：應(yīng)用事件廣播的頂級(jí)接口，可以將指定的應(yīng)用事件廣播給適合的監(jiān)聽器；

SimpleApplicationEventMulticaster：應(yīng)用事件廣播接口的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，可以斷點(diǎn)該類的multicastEvent方法，查看廣播時(shí)應(yīng)用事件和其相應(yīng)的監(jiān)聽器；

ApplicationListener：應(yīng)用事件監(jiān)聽器接口，繼承自JDK中EventListener接口，Spring中擴(kuò)展了多種具體的事件監(jiān)聽器，以實(shí)現(xiàn)各種不同的場(chǎng)景需求，比如最常見的ConfigFileApplicationListener配置文件監(jiān)聽器；

九、配置加載

SpringBoot工程中，配置文件的管理策略非常復(fù)雜，有內(nèi)部程序執(zhí)行加載配置，也有外部集成的組件配置，當(dāng)然最核心的就是工程的自定義配置；

ConfigFileApplicationListener.Loader：配置文件監(jiān)聽器的內(nèi)部類，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程中的配置源加載，其核心邏輯在Loader.load方法中實(shí)現(xiàn)，具體邏輯由相關(guān)的實(shí)現(xiàn)類完成；

PropertySourceLoader：配置加載的策略接口，在Spring工程中支持多種類型的文件配置，比如yml、yaml、properties、xml，需要通過文件的擴(kuò)展名選擇相應(yīng)的加載實(shí)現(xiàn)類；

YamlPropertySourceLoader：加載.yml或者.yaml類型的文件，SpringBoot工程中常用的配置文件類型，最終轉(zhuǎn)換成Name和Value的屬性源集合，即通過PropertySource抽象類來描述；

十、數(shù)據(jù)庫(kù)集成

DataSourceAutoConfiguration：SpringBoot工程中數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)化配置類，在配置中Hikari是默認(rèn)選擇的連接池，也是號(hào)稱速度最快的；

DataSourceProperties：數(shù)據(jù)源配置相關(guān)的基礎(chǔ)類，在DataSourceConfiguration配置類中，會(huì)基于參數(shù)去創(chuàng)建數(shù)據(jù)源對(duì)象；

HikariDataSource：Hikari連接池組件中的數(shù)據(jù)源API，描述數(shù)據(jù)源的具體信息，例如配置、連接池、狀態(tài)等，具體的數(shù)據(jù)庫(kù)連接邏輯是在該組件內(nèi)部完成的；

基于SpringBoot集成數(shù)據(jù)庫(kù)的原理，可以擴(kuò)展性的看看：Redis組件的RedisAutoConfiguration配置類；Kafka組件的KafkaAutoConfiguration配置類，Elasticsearch組件的RestClientAutoConfiguration配置類，在設(shè)計(jì)原理上都有異曲同工之妙；

寫在最后

從個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來看，想要閱讀Spring框架的源碼設(shè)計(jì)，需要基于應(yīng)用流程先構(gòu)建一個(gè)大的輪廓結(jié)構(gòu)，理解設(shè)計(jì)中的常用策略和原理，然后再深入單個(gè)模塊的細(xì)節(jié)邏輯，這樣容易找到閱讀節(jié)奏；

本文并沒有涉及源碼中過多的細(xì)節(jié)邏輯，只是從服務(wù)啟動(dòng)作為切入點(diǎn)，整理與開發(fā)關(guān)聯(lián)性較為直接的源碼模塊，描述個(gè)人對(duì)于Spring源碼閱讀的基礎(chǔ)思路。