Spring基础系列-容器启动流程(1)
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概述
我说的容器启动流程涉及两种情况，SSM开发模式和Springboot开发模式。
SSM开发模式中，需要配置web.xml文件用作启动配置文件，而Springboot开发模式中由main方法直接启动。
下面是web项目中容器启动的流程，起点是web.xml中配置的ContextLoaderListener监听器。
调用流程图（右键可查看大图）
流程解析
Tomcat服务器启动时会读取项目中web.xml中的配置项来生成ServletContext，在其中注册的ContextLoaderListener是ServletContextListener接口的实现类，它会时刻监听ServletContext的动作，包括创建和销毁，ServletContext创建的时候会触发其contextInitialized()初始化方法的执行。而Spring容器的初始化操作就在这个方法之中被触发。
源码1-来自：ContextLoaderListener
/**
* Initialize the root web application context.
*/
@Override
public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {
initWebApplicationContext(event.getServletContext());
} ContextLoaderListener是启动和销毁Spring的root WebApplicationContext（根web容器或者根web应用上下文）的引导器，其中实现了ServletContextListener的contextInitialized容器初始化方法与contextDestoryed销毁方法，用于引导根web容器的创建和销毁。
上面方法中contextInitialized就是初始化根web容器的方法。其中调用了initWebApplicationContext方法进行Spring web容器的具体创建。
源码2-来自：ContextLoader
public WebApplicationContext initWebApplicationContext(ServletContext servletContext) {
//SpringIOC容器的重复性创建校验
if (servletContext.getAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE) != null) {
throw new IllegalStateException(
"Cannot initialize context because there is already a root application context present - " +
"check whether you have multiple ContextLoader* definitions in your web.xml!");
}
Log logger = LogFactory.getLog(ContextLoader.class);
servletContext.log("Initializing Spring root WebApplicationContext");
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("Root WebApplicationContext: initialization started");
}
//记录Spring容器创建开始时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
try {
// Store context in local instance variable, to guarantee that
// it is available on ServletContext shutdown.
if (this.context == null) {
//创建Spring容器实例
this.context = createWebApplicationContext(servletContext);
}
if (this.context instanceof ConfigurableWebApplicationContext) {
ConfigurableWebApplicationContext cwac = (ConfigurableWebApplicationContext) this.context;
if (!cwac.isActive()) {
//容器只有被刷新至少一次之后才是处于active（激活）状态
if (cwac.getParent() == null) {
//此处是一个空方法，返回null,也就是不设置父级容器
ApplicationContext parent = loadParentContext(servletContext);
cwac.setParent(parent);
}
//重点操作：配置并刷新容器
configureAndRefreshWebApplicationContext(cwac, servletContext);
}
}
//将创建完整的Spring容器作为一条属性添加到Servlet容器中
servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context);
ClassLoader ccl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
if (ccl == ContextLoader.class.getClassLoader()) {
//如果当前线程的类加载器是ContextLoader类的类加载器的话，也就是说如果是当前线程加载了ContextLoader类的话，则将Spring容器在ContextLoader实例中保留一份引用
currentContext = this.context;
}
else if (ccl != null) {
//添加一条ClassLoader到Springweb容器的映射
currentContextPerThread.put(ccl, this.context);
}
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Published root WebApplicationContext as ServletContext attribute with name [" +
WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE + "]");
}
if (logger.isInfoEnabled()) {
long elapsedTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
logger.info("Root WebApplicationContext: initialization completed in " + elapsedTime + " ms");
}
return this.context;
}
catch (RuntimeException ex) {
logger.error("Context initialization failed", ex);
servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, ex);
throw ex;
}
catch (Error err) {
logger.error("Context initialization failed", err);
servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, err);
throw err;
}
} 这里十分明了的显示出了ServletContext和Spring root ApplicationContext的关系：后者只是前者的一个属性，前者包含后者。
知识点：
ServletContext表示的是一整个应用，其中囊括应用的所有内容，而Spring只是应用所采用的一种框架。从ServletContext的角度来看，Spring其实也算是应用的一部分，属于和我们编写的代码同级的存在，只是相对于我们编码人员来说，Spring是作为一种即存的编码架构而存在的，即我们将其看作我们编码的基础，或者看作应用的基础部件。虽然是基础部件，但也是属于应用的一部分。所以将其设置到ServletContext中，而且是作为一个单一属性而存在，但是它的作用却是很大的。
源码中WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE的值为：WebApplicationContext.class.getName() + ".ROOT"，这个正是Spring容器在Servlet容器中的属性名。
在这段源码中主要是概述Spring容器的创建和初始化，分别由两个方法实现：createWebApplicationContext方法和configureAndRefreshWebApplicationContext方法。
首先，我们需要创建Spring容器，我们需要决定使用哪个容器实现。
源码3-来自：ContextLoader
protected WebApplicationContext createWebApplicationContext(ServletContext sc) {
//决定使用哪个容器实现
Class<?> contextClass = determineContextClass(sc);
if (!ConfigurableWebApplicationContext.class.isAssignableFrom(contextClass)) {
throw new ApplicationContextException("Custom context class [" + contextClass.getName() +
"] is not of type [" + ConfigurableWebApplicationContext.class.getName() + "]");
}
//反射方式创建容器实例
return (ConfigurableWebApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}//我们在web.xml中以 <context-param> 的形式设置contextclass参数来指定使用哪个容器实现类，
//若未指定则使用默认的XmlWebApplicationContext，其实这个默认的容器实现也是预先配置在一个
//叫ContextLoader.properties文件中的
protected Class<?> determineContextClass(ServletContext servletContext) {
//获取Servlet容器中配置的系统参数contextClass的值，如果未设置则为null
String contextClassName = servletContext.getInitParameter(CONTEXT_CLASS_PARAM);
if (contextClassName != null) {
try {
return ClassUtils.forName(contextClassName, ClassUtils.getDefaultClassLoader());
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
throw new ApplicationContextException(
"Failed to load custom context class [" + contextClassName + "]", ex);
}
}
else {
//获取预先配置的容器实现类
contextClassName = defaultStrategies.getProperty(WebApplicationContext.class.getName());
try {
return ClassUtils.forName(contextClassName, ContextLoader.class.getClassLoader());
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
throw new ApplicationContextException(
"Failed to load default context class [" + contextClassName + "]", ex);
}
}
} BeanUtils是Spring封装的反射实现，instantiateClass方法用于实例化指定类。
我们可以在web.xml中以<context-param>的形式设置contextclass参数手动决定应用使用哪种Spring容器，但是一般情况下我们都遵循Spring的默认约定，使用ContextLoader.properties中配置的org.springframework.web.context.WebApplicationContext的值来作为默认的Spring容器来创建。
源码4-来自：ContextLoader.properties
# Default WebApplicationContext implementation class for ContextLoader.
# Used as fallback when no explicit context implementation has been specified as context-param.
# Not meant to be customized by application developers.
org.springframework.web.context.WebApplicationContext=org.springframework.web.context.support.XmlWebApplicationContext 可见，一般基于Spring的web应用默认使用的都是XmlWebApplicationContext作为容器实现类的。
到此位置容器实例就创建好了，下一步就是配置和刷新了。
源码5-来自：ContextLoader
protected void configureAndRefreshWebApplicationContext(ConfigurableWebApplicationContext wac, ServletContext sc) {
if (ObjectUtils.identityToString(wac).equals(wac.getId())) {
// The application context id is still set to its original default value
// -> assign a more useful id based on available information
String idParam = sc.getInitParameter(CONTEXT_ID_PARAM);
if (idParam != null) {
wac.setId(idParam);
}
else {
// Generate default id...
wac.setId(ConfigurableWebApplicationContext.APPLICATION_CONTEXT_ID_PREFIX +
ObjectUtils.getDisplayString(sc.getContextPath()));
}
}
//在当前Spring容器中保留对Servlet容器的引用
wac.setServletContext(sc);
//设置web.xml中配置的contextConfigLocation参数值到当前容器中
String configLocationParam = sc.getInitParameter(CONFIG_LOCATION_PARAM);
if (configLocationParam != null) {
wac.setConfigLocation(configLocationParam);
}
// The wac environment's #initPropertySources will be called in any case when the context
// is refreshed; do it eagerly here to ensure servlet property sources are in place for
// use in any post-processing or initialization that occurs below prior to #refresh
//在容器刷新之前，提前进行属性资源的初始化，以备使用，将ServletContext设置为servletContextInitParams
ConfigurableEnvironment env = wac.getEnvironment();
if (env instanceof ConfigurableWebEnvironment) {
((ConfigurableWebEnvironment) env).initPropertySources(sc, null);
}
//取得web.xml中配置的contextInitializerClasses和globalInitializerClasses对应的初始化器，并执行初始化操作，需自定义初始化器
customizeContext(sc, wac);
//刷新容器
wac.refresh();
} 首先将ServletContext的引用置入Spring容器中，以便可以方便的访问ServletContext；然后从ServletContext中找到contextConfigLocation参数的值，配置是在web.xml中以<context-param>形式配置的。
知识点：
在
Spring中凡是以<context-param>配置的内容都会在web.xml加载的时候优先存储到ServletContext之中，我们可以将其看成ServletContext的配置参数，将参数配置到ServletContext中后，我们就能方便的获取使用了，就如此处我们就能直接从ServletContext中获取contextConfigLocation的值，用于初始化Spring容器。在
Java的web开发中，尤其是使用Spring辅助开发的情况下，基本就是一个容器对应一套配置，这套配置就是用于初始化容器的。ServletContext对应于<context-param>配置，Spring容器对应applicationContext.xml配置，这个配置属于默认的配置，如果自定义名称就需要将其配置到<context-param>中备用了，还有DispatchServlet的Spring容器对应spring-mvc.xml配置文件。
Spring容器的environment表示的是容器运行的基础环境配置，其中保存的是Profile和Properties，其initPropertySources方法是在ConfigurableWebEnvironment接口中定义的，是专门用于web应用中来执行真实属性资源与占位符资源（StubPropertySource）的替换操作的。
知识点：
StubPropertySource就是一个占位用的实例，在应用上下文创建时，当实际属性资源无法及时初始化时，临时使用这个实例进行占位，等到容器刷新的时候执行替换操作。
源码6-来自：StandardServletEnvironment
@Override
public void initPropertySources(@Nullable ServletContext servletContext, @Nullable ServletConfig servletConfig) {
WebApplicationContextUtils.initServletPropertySources(getPropertySources(), servletContext, servletConfig);
} 源码7-来自：WebApplicationContextUtils
public static void initServletPropertySources(MutablePropertySources sources,
@Nullable ServletContext servletContext, @Nullable ServletConfig servletConfig) {
Assert.notNull(sources, "'propertySources' must not be null");
String name = StandardServletEnvironment.SERVLET_CONTEXT_PROPERTY_SOURCE_NAME;
if (servletContext != null && sources.contains(name) && sources.get(name) instanceof StubPropertySource) {
sources.replace(name, new ServletContextPropertySource(name, servletContext));
}
name = StandardServletEnvironment.SERVLET_CONFIG_PROPERTY_SOURCE_NAME;
if (servletConfig != null && sources.contains(name) && sources.get(name) instanceof StubPropertySource) {
sources.replace(name, new ServletConfigPropertySource(name, servletConfig));
}
} 从上面的源码中可以看出，这里只进行了有关Servlet的占位资源的替换操作：ServletContext和ServletConfig。
上面源码中customizeContext方法的目的是在刷新容器之前对容器进行自定义的初始化操作，需要我们实现ApplicationContextInitializer<C extends ConfigurableApplicationContext>接口，然后将其配置到web.xml中即可生效。
源码8-来自：ContextLoader
protected void customizeContext(ServletContext sc, ConfigurableWebApplicationContext wac) {
//获取初始化器类集合
List<Class<ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext>>> initializerClasses =
determineContextInitializerClasses(sc);
for (Class<ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext>> initializerClass : initializerClasses) {
Class<?> initializerContextClass =
GenericTypeResolver.resolveTypeArgument(initializerClass, ApplicationContextInitializer.class);
if (initializerContextClass != null && !initializerContextClass.isInstance(wac)) {
throw new ApplicationContextException(String.format(
"Could not apply context initializer [%s] since its generic parameter [%s] " +
"is not assignable from the type of application context used by this " +
"context loader: [%s]", initializerClass.getName(), initializerContextClass.getName(),
wac.getClass().getName()));
}
//实例化初始化器并添加到集合中
this.contextInitializers.add(BeanUtils.instantiateClass(initializerClass));
}
//排序并执行，编号越小越早执行
AnnotationAwareOrderComparator.sort(this.contextInitializers);
for (ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext> initializer : this.contextInitializers) {
initializer.initialize(wac);
}
}protected List<Class<ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext>>>
determineContextInitializerClasses(ServletContext servletContext) {
List<Class<ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext>>> classes =
new ArrayList<Class<ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext>>>();
//通过<context-param>属性配置globalInitializerClasses获取全局初始化类名
String globalClassNames = servletContext.getInitParameter(GLOBAL_INITIALIZER_CLASSES_PARAM);
if (globalClassNames != null) {
for (String className : StringUtils.tokenizeToStringArray(globalClassNames, INIT_PARAM_DELIMITERS)) {
classes.add(loadInitializerClass(className));
}
}
//通过<context-param>属性配置contextInitializerClasses获取容器初始化类名
String localClassNames = servletContext.getInitParameter(CONTEXT_INITIALIZER_CLASSES_PARAM);
if (localClassNames != null) {
for (String className : StringUtils.tokenizeToStringArray(localClassNames, INIT_PARAM_DELIMITERS)) {
classes.add(loadInitializerClass(className));
}
}
return classes;
} customizeContext的主要作用就是执行应用上下文初始化器（ApplicationContextInitializer），这些初始化器的作用就是在容器刷新之前信息一轮预初始化操作。我们可以通过手动实现ApplicationContextInitializer的方式自定义预初始化逻辑，然后通过<context-param>配置到web.xml中，这些配置就会在此处被加载处理并执行。
知识点：
ApplicationContextInitializer是Spring中定义的扩展点之一，可以通过手动实现该接口的方式来自定义预初始化逻辑，在刷新操作之前来执行。 一般用于注册属性资源，或者激活
profiles等操作。
到达refresh操作我们先暂停。refresh操作是容器初始化的操作。是通用操作，而到达该点的方式确实有多种，每种就是一种Spring的开发方式。
除了此处的web开发方式，还有Springboot开发方式，貌似就两种。。。下面说说Springboot启动的流程，最后统一说refresh流程。