SpringBoot的啟動流程

下面的代碼是SpingBoot啟動類里最基礎的代碼，SpringBoot的啟動的入口就在這里，本文是在SpringBoot3的基礎上進行的梳理。

@SpringBootApplication
public class Application {
	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(Application.class, args);
	}
}

在網上能搜到，各種博客和文章來講解SpingBoot啟動流程的，無一不是長篇大論的，把各個步驟，各個階段執行的代碼都貼出來。
確實，內容詳盡固然有助于理解，但面試時只需記住主干流程即可，
誰在工作過程中，也不會無故的研究這個啟動流程，心里有個大概的了解就可以了，如果實在隔得時間太長了，寫代碼時又真的會需要了解一下這個啟動流程，那么直接在網上搜索，或者直接問AI都是可以的。

所以本次我總結這個啟動流程的時候就是盡量的精簡步驟，然后進行總結，讓大家用自己的話，能給面試官解釋清整個流程就行了。

另外還要說明一下，啟動流程和實現自動裝配不是一回事，啟動流程里面是包括自動裝配的。如果想了解SpringBoot是如何實現自動裝配的，可以看之前寫的文章【你來講一下springboot的啟動時的一個自動裝配過程吧】

創建SpringBootApplication應用與刷新

首先最核心的一段代碼SpringApplication.run(Application.class, args);這段代碼會經歷一系列的步驟，完成應用的初始化與啟動。
這段代碼的最后是會調用到SpringApplication.class的ConfigurableApplicationContext方法此方法里面執行的代碼為(new SpringApplication(sources)).run(args)，因此這個執行過程就分成的兩部分，第一部分是new SpringApplication(sources)另一部分是.run(args)

public static ConfigurableApplicationContext run(Object[] sources, String[] args) {
    return (new SpringApplication(sources)).run(args);
}

new SpringApplication(sources)

這個構造方法的代碼如下圖所示

弄明白了initialize()方法其實就可以了。

• 添加應用源 this.sources.addAll(Arrays.asList(sources));這段代碼的是添加應用源的邏輯，將提供的源(通常是配置類)添加到應用的源列表中。
• 設置 Web 環境 this.deduceWebEnvironment();判斷應用是否應該運行在 Web 環境中，這會影響后續的 Web 相關配置。
• 加載初始化器this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class)從 spring.factories 文件中加載所有列出的 ApplicationContextInitializer實現，并將它們設置到 SpringApplication 實例中，以便在應用上下文的初始化階段執行它們。
• 設置監聽器this.setListeners(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class))加載和設置 ApplicationListener實例，以便應用能夠響應不同的事件。
• 確定主應用類this.deduceMainApplicationClass()，這個主應用程序類通常是包含 public static void main(String[]args)方法的類，是啟動整個 Spring Boot 應用的入口點。

SpringApplication::run(args)

此方法就是用于啟動SpringBoot應用，也是核心流程所在。

1、啟動計時器

stopWatch.start();啟動計時器，用于記錄啟動耗時。

2、獲取和啟動監聽器

SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args);
listeners.starting();

這一步從spring.factories中解析初始所有的SpringApplicationRunListener 實例，并通知
他們應用的啟動過程已經開始。

3、裝配環境參數

ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
ConfigurableEnvironment environment = this.prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);

這一步主要是用來做參數綁定的，prepareEnvironment 方法會加載應用的外部配置。這包括application.properties 或 application.yml 文件中的屬性，環境變量，系統屬性等。所以，我們自定義的那些參數就是在這一步被綁定的。

private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments) {
    ConfigurableEnvironment environment = this.getOrCreateEnvironment();
    this.configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());
    listeners.environmentPrepared(environment);
    if (!this.webEnvironment) {
        environment = (new EnvironmentConverter(this.getClassLoader())).convertToStandardEnvironmentIfNecessary(environment);
    }
    return environment;
}

4、創建應用上下文

context = this.createApplicationContext();

到這一步就真的開始啟動了，第一步就是先要創建一個Spring的上下文出來，只有有了這個上下文才能進行Bean的加載、配置等工作。

5、準備上下文

這一步很關鍵了，有很多核心操作在這里。

this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);

preareContent()方法代碼如下，每一步都加上了注釋說明。

private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context, ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
	  // 設置環境變量
    context.setEnvironment(environment);
    // 對應用上下文進行處理，一些自定義處理邏輯也在這里
    this.postProcessApplicationContext(context);
    // 應用所有的ApplicationContentInitializer
    this.applyInitializers(context);
    // 通知監聽器上下文準備完畢工作已完成。
    listeners.contextPrepared(context);
    // 記錄啟動信息和使用的配置文件信息
    if (this.logStartupInfo) {
        this.logStartupInfo(context.getParent() == null);
        this.logStartupProfileInfo(context);
    }

// 向應用上下文中添加指定的單例Bean    
context.getBeanFactory().registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);
    if (printedBanner != null) {
        context.getBeanFactory().registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
    }
		// 加載配置應用源
    Set<Object> sources = this.getSources();
    Assert.notEmpty(sources, "Sources must not be empty");
    this.load(context, sources.toArray(new Object[sources.size()]));
    // 通知監聽器上下文加載已完成
    listeners.contextLoaded(context);
}

6、刷新上下文

this.refreshContext(context);這一步，是Spring啟動的核心步驟了，這一步驟包括了實例化所有的 Bean、設置它們之間的依賴關系以及執行其他的初始化任務。

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
        synchronized(this.startupShutdownMonitor) {
         // 為此刷新操作準備
         this.prepareRefresh();
         // 通知子類刷新內部bean工廠
         ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();
         // 為刷新做好bean工廠的準備
         this.prepareBeanFactory(beanFactory);

         try {
         // 允許在上下文子類中對bean工廠進行處理
             this.postProcessBeanFactory(beanFactory);
             // 調用在上下文中注冊為Bean的工廠處理器
             this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
             // 注冊攔截bean創建的bean處理器
             this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);
             // 初始化此上下文的消息源
             this.initMessageSource();
             // 初始化上下文的的時間多播器
             this.initApplicationEventMulticaster();
             // 在特定上下文子類中初始化其他特殊Bean（tomcat等內嵌服務器也是在這一步啟動）
             this.onRefresh();
             // 檢測監聽器Bean并，注冊到容器
             this.registerListeners();
             // 實例化所有剩余的（非懶加載）單例
             this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
             // 最后一步，發布相應的事件
             this.finishRefresh();
         } catch (BeansException var9) {
             if (this.logger.isWarnEnabled()) {
                 this.logger.warn("Exception encountered during context initialization - cancelling refresh attempt: " + var9);
             }
						// 銷毀已經創建的單利
             this.destroyBeans();
             // 重置”激活“標志
             this.cancelRefresh(var9);
             // 拋出異常
             throw var9;
         } finally {
         // 在spring的核心中重置常見的內存緩存，因為我們可能不再需要單例Bean的元數據
             this.resetCommonCaches();
         }

     }
 }

7、執行 CommandLineRunner 和 ApplicationRunner

this.afterRefresh(context, applicationArguments);執行啟動參數命令或在應用完全啟動后執行一些初始化邏輯，常用于數據初始化。

8、啟動完成，返回 ApplicationContext

最終，run() 方法返回一個 ConfigurableApplicationContext，即 Spring 容器上下文，應用正式運行。

總結一下，可以用下面的話來回答面試：

SpringBoot啟動流程從SpringApplication.run()開始，通過new SpringApplication()初始化應用源、判斷Web環境、加載spring.factories中的初始化器和監聽器，并確定主類；隨后在run()中準備環境（加載配置）、創建ApplicationContext（如Web應用為ServletWebServerApplicationContext），通過refresh()完成Bean定義加載（含@EnableAutoConfiguration自動配置）、實例化單例Bean并啟動內嵌服務器（如Tomcat），最后執行CommandLineRunner等初始化邏輯，最終返回ApplicationContext使應用運行。

SpringBoot如何優雅的停機

優雅停機（Graceful Shutdown）是指在應用停止時，系統能夠有序地完成當前正在處理的任務，拒絕新請求，釋放資源，從而避免請求中斷和數據丟失，確保用戶體驗和數據一致性。

從SpringBoot 2.3版本開始，框架原生支持優雅停機機制，這是最簡單且官方推薦的實現方式。

使用方式，只需要在配置文件里面進行配置即可。

# 啟用優雅停機模式
server.shutdown=graceful

# 設置等待請求完成的超時時間（默認30秒）
spring.lifecycle.timeout-per-shutdown-phase=30s

工作原理

當應用接收到停止信號（如SIGTERM）時，內嵌Web服務器（Tomcat/Jetty/Undertow）會執行以下步驟：

• 停止接收新請求：內嵌服務器停止接收新的HTTP請求。
• 等待處理中請求：繼續處理已接收的請求，直到超時。
• 關閉應用上下文：按順序銷毀所有Bean（執行@PreDestroy方法），停止Web服務器。
• 釋放資源：釋放數據庫連接、線程池等資源。

不同 web服務器，優雅停機行為會有一定的差異。

使用SpringBoot Actuator實現優雅停機

使用SpringBoot Actuator實現優雅停機，也就是需要HTTP端點觸發優雅停機，需要額外配置：
pom.xml增加依賴

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

配置文件

# 啟用shutdown端點
management.endpoint.shutdown.enabled=true
# 暴露shutdown端點
management.endpoints.web.exposure.include=shutdown

觸發優雅停機

curl -X POST http://localhost:8080/actuator/shutdown

Kubernetes環境下的最佳實踐

在Kubernetes環境中，優雅停機需要與K8s生命周期配合。
首先，配置文件里面需要進行配置

# 啟用優雅停機模式
server.shutdown=graceful
# 設置等待請求完成的超時時間（默認30秒）
spring.lifecycle.timeout-per-shutdown-phase=30s

Kubernetes Deployment配置

terminationGracePeriodSeconds: 30
livenessProbe:
  httpGet:
    path: /health
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 10
  periodSeconds: 5
readinessProbe:
  httpGet:
    path: /health
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 10
  periodSeconds: 5

優雅停機具體的實現原理，主要有這幾步

• 信號接收階段：通過Runtime.getRuntime().addShutdownHook()注冊JVM關閉鉤子，或通過Actuator端點接收停機請求
• 應用上下文關閉階段：發布ContextClosedEvent事件，按順序銷毀所有Bean，停止內嵌Web服務器
• 連接器優雅停止階段：不同服務器實現方式不同，但都確保等待處理中請求完成