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Spring基础系列-容器启动流程(1)

2018-10-29 14:07 916 查看

原创作品,可以转载,但是请标注出处地址:https://www.cnblogs.com/V1haoge/p/9870339.html

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
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
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
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
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
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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