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; } }
这里十分清晰的显示出了
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框架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
ServletContext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进行一轮预初始化操作。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。
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