spring-boot-2.0.3不一样系列之源码篇 - run方法（四）之prepareContext，绝对有值得你看的地方
前言
此系列是针对springboot的启动，旨在于和大家一起来看看springboot启动的过程中到底做了一些什么事。如果大家对springboot的源码有所研究，可以挑些自己感兴趣或者对自己有帮助的看；但是如果大家没有研究过springboot的源码，不知道springboot在启动过程中做了些什么，那么我建议大家从头开始一篇一篇按顺序读该系列，不至于从中途插入，看的有些懵懂。当然，文中讲的不对的地方也欢迎大家指出，有待改善的地方也希望大家不吝赐教。老规矩：一周至少一更，中途会不定期的更新一些其他的博客，可能是springboot的源码，也可能是其他的源码解析，也有可能是其他的。
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！
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前情回顾
大家还记得讲了什么吗，或者说大家知道上篇博文讲了什么吗。这里帮大家做个简单回顾：
创建web应用上下文，对其部分属性：reader、scanner、beanfactory进行了实例化；reader中实例化了属性conditionevaluator；scanner中添加了两个annotationtypefilter：一个针对@component，一个针对@managedbean；beanfactory中注册了8个注解配置处理器的bean。应用上下文类型实际上是annotationconfigservletwebserverapplicationcontext，beanfactory的类型是defaultlistablebeanfactory，这两个类型的类图大家重点看下，既是上篇博文的重点，也是接下来系列博客的基点。创建上下文的过程其实还创建了environment，本文中会涉及到environment，大家请留意。
通过createapplicationcontext方法之后，context的包含的主要内容如下：
preparecontext
先欣赏下我们的战绩，看看我们对run方法完成了多少的源码解读
/**
* run the spring application, creating and refreshing a new
* {@link applicationcontext}.
* @param args the application arguments (usually passed from a java main method)
* @return a running {@link applicationcontext}
*/
public configurableapplicationcontext run(string... args) {
// 秒表，用于记录启动时间；记录每个任务的时间，最后会输出每个任务的总费时
stopwatch stopwatch = new stopwatch();
stopwatch.start();
// spring应用上下文，也就是我们所说的spring根容器
configurableapplicationcontext context = null;
// 自定义springapplication启动错误的回调接口
collection<springbootexceptionreporter> exceptionreporters = new arraylist<>();
// 设置jdk系统属性java.awt.headless，默认情况为true即开启
configureheadlessproperty();
// 获取启动时监听器(eventpublishingrunlistener实例)
springapplicationrunlisteners listeners = getrunlisteners(args)
// 触发applicationstartingevent事件，启动监听器会被调用，一共5个监听器被调用，但只有两个监听器在此时做了事
listeners.starting();
try {
// 参数封装，也就是在命令行下启动应用带的参数，如--server.port=9000
applicationarguments applicationarguments = new defaultapplicationarguments(
args);
// 准备环境：1、加载外部化配置的资源到environment；2、触发applicationenvironmentpreparedevent事件
configurableenvironment environment = prepareenvironment(listeners,
applicationarguments);
// 配置spring.beaninfo.ignore，并添加到名叫systemproperties的propertysource中；默认为true即开启
configureignorebeaninfo(environment);
// 打印banner图
banner printedbanner = printbanner(environment);
// 创建应用上下文，并实例化了其三个属性：reader、scanner和beanfactory
context = createapplicationcontext();
// 获取异常报道器，即加载spring.factories中的springbootexceptionreporter实现类
exceptionreporters = getspringfactoriesinstances(
springbootexceptionreporter.class,
new class[] { configurableapplicationcontext.class }, context);
// 准备上下文，本文重点
preparecontext(context, environment, listeners, applicationarguments,
printedbanner);
refreshcontext(context);
afterrefresh(context, applicationarguments);
stopwatch.stop();
if (this.logstartupinfo) {
new startupinfologger(this.mainapplicationclass)
.logstarted(getapplicationlog(), stopwatch);
}
listeners.started(context);
callrunners(context, applicationarguments);
}
catch (throwable ex) {
handlerunfailure(context, ex, exceptionreporters, listeners);
throw new illegalstateexception(ex);
}
try {
listeners.running(context);
}
catch (throwable ex) {
handlerunfailure(context, ex, exceptionreporters, null);
throw new illegalstateexception(ex);
}
return context;
}
前菜
exceptionreporters = getspringfactoriesinstances(springbootexceptionreporter.class,new class[] { configurableapplicationcontext.class }, context);
getspringfactoriesinstances这个方法在已经讲过，就是加载meta-inf/spring.factories中指定类型的bean集合。如下图
springbootexceptionreporter是一个回调接口，用于支持对springapplication启动错误的自定义报告。
先根据springbootexceptionreporter获取failureanalyzers的全限定类名，实例化failureanalyzers的时候，再次调用springfactoriesloader.loadfactorynames方法获取类型为failureanalyzer的名称列表，然后再根据名称列表实例化bean列表。
bean列表创建好之后，设置bean列表中满足条件的bean的beanfactory和environment，同时也将部分bean应用到context的environment和beanfactory中，代码如下
private void preparefailureanalyzers(list<failureanalyzer> analyzers,
configurableapplicationcontext context) {
for (failureanalyzer analyzer : analyzers) {
prepareanalyzer(context, analyzer);
}
}
private void prepareanalyzer(configurableapplicationcontext context,
failureanalyzer analyzer) {
if (analyzer instanceof beanfactoryaware) {
((beanfactoryaware) analyzer).setbeanfactory(context.getbeanfactory());
}
if (analyzer instanceof environmentaware) {
((environmentaware) analyzer).setenvironment(context.getenvironment());
}
}
其中nosuchbeandefinitionfailureanalyer bean的setbeanfactory方法
@override
public void setbeanfactory(beanfactory beanfactory) throws beansexception {
assert.isinstanceof(configurablelistablebeanfactory.class, beanfactory);
this.beanfactory = (configurablelistablebeanfactory) beanfactory;
this.metadatareaderfactory = new cachingmetadatareaderfactory(
this.beanfactory.getbeanclassloader());
// get early as won't be accessible once context has failed to start
this.report = conditionevaluationreport.get(this.beanfactory); // 往beanfactory中注册autoconfigurationreport
}
往beanfactory中注册一个名叫autoconfigurationreport的单例bean（类型是conditionevaluationreport），这个bean用于后面自动配置条件评估的详情报告与日志记录。
exceptionreporters 获取成功后，我们来看看beanfactory的变化
正餐
preparecontext内容不多，源代码如下
private void preparecontext(configurableapplicationcontext context,
configurableenvironment environment, springapplicationrunlisteners listeners,
applicationarguments applicationarguments, banner printedbanner) {
// 设置上下文的environment
context.setenvironment(environment);
// 应用上下文后处理
postprocessapplicationcontext(context);
// 在context refresh之前，对其应用applicationcontextinitializer
applyinitializers(context);
// 上下文准备（目前是空实现，可用于拓展）
listeners.contextprepared(context);
// 打印启动日志和启动应用的profile
if (this.logstartupinfo) {
logstartupinfo(context.getparent() == null);
logstartupprofileinfo(context);
}
// add boot specific singleton beans
context.getbeanfactory().registersingleton("springapplicationarguments",
applicationarguments); // 向beanfactory注册单例bean：命令行参数bean
if (printedbanner != null) {
// 向beanfactory注册单例bean：banner bean
context.getbeanfactory().registersingleton("springbootbanner", printedbanner);
}
// load the sources
set<object> sources = getallsources(); // 获取全部资源，其实就一个：springapplication的primarysources属性
assert.notempty(sources, "sources must not be empty"); // 断言资源是否为空
// 将bean加载到应用上下文中
load(context, sources.toarray(new object[0]));
// 向上下文中添加applicationlistener，并广播applicationpreparedevent事件
listeners.contextloaded(context);
}
我们逐个方法来看
context.setenvironment(environment)
/**
* {@inheritdoc}
* <p>
* delegates given environment to underlying {@link annotatedbeandefinitionreader} and
* {@link classpathbeandefinitionscanner} members.
*/
@override
public void setenvironment(configurableenvironment environment) {
super.setenvironment(environment); // 设置context的environment
this.reader.setenvironment(environment); // 实例化context的reader属性的conditionevaluator属性
this.scanner.setenvironment(environment); // 设置context的scanner属性的environment属性
}
将context中相关的environment全部替换成springapplication中创建的environment。还记得中的疑问吗，引申下就是：之前我们的应用中有两个environment，一个在context中，一个在springapplication中。经过此方法后，就只会存在springapplication中的environment了，而context中的原environment会被回收。
postprocessapplicationcontext(context);
/**
* apply any relevant post processing the {@link applicationcontext}. subclasses can
* apply additional processing as required.
* @param context the application context
*/
protected void postprocessapplicationcontext(configurableapplicationcontext context) {
if (this.beannamegenerator != null) {
context.getbeanfactory().registersingleton(
annotationconfigutils.configuration_bean_name_generator,
this.beannamegenerator);
}
if (this.resourceloader != null) {
if (context instanceof genericapplicationcontext) {
((genericapplicationcontext) context)
.setresourceloader(this.resourceloader);
}
if (context instanceof defaultresourceloader) {
((defaultresourceloader) context)
.setclassloader(this.resourceloader.getclassloader());
}
}
}
上下文后处理。springapplication子类可以根据需要应用其他处理。
由于当前springapplication实例的属性：beannamegenerator和resourceloader都为null，所以此方法目前相当于什么也没做。此方法可能是我们定制springapplication所用。
applyinitializers(context);
/**
* apply any {@link applicationcontextinitializer}s to the context before it is
* refreshed.
* @param context the configured applicationcontext (not refreshed yet)
* @see configurableapplicationcontext#refresh()
*/
@suppresswarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
protected void applyinitializers(configurableapplicationcontext context) {
for (applicationcontextinitializer initializer : getinitializers()) {
// 解析当前initializer实现的applicationcontextinitializer的泛型参数
class<?> requiredtype = generictyperesolver.resolvetypeargument(
initializer.getclass(), applicationcontextinitializer.class);
// 断言context是否是requiredtype的实例
assert.isinstanceof(requiredtype, context, "unable to call initializer.");
// 向context应用初始化器
initializer.initialize(context);
}
}
在context refresh之前应用applicationcontextinitializer到context中。还记得springapplication的属性initializers吗，不记得的可以点。
一共6个initializer，他们的initialize方法都被调用，源代码就不跟了，上图中已经进行了展示，我们总结下
delegatingapplicationcontextinitializer
environment没有context.initializer.classes配置项，所以相当于没有做任何事。
如果配置了context.initializer.classes，获取其值（逗号分隔的initializer列表字符串），转换成class列表，根据classes列表进行实例化获取initializer实例列表，再对每个initializer实例调用initialize方法。
delegatingapplicationcontextinitializer相当于context.initializer.classes的代理，最终还是会执行到被代理的initializer的initialize方法。
contextidapplicationcontextinitializer
设置application id：从environment中获取spring.application.name配置项的值，并把设置成application id，若没有配置spring.application.name，则取默认值application；
将application id封装成contextid对象，注册到beanfactory中。
configurationwarningsapplicationcontextinitializer
向上下文注册了一个beanfactorypostprocessor：configurationwarningspostprocessor实例；
实例化configurationwarningspostprocessor的时候，也实例化了它的属性check[] checks，check中只有一个类型是componentscanpackagecheck的实例。
serverportinfoapplicationcontextinitializer
向上下文注册了一个applicationlistener：serverportinfoapplicationcontextinitializer对象自己；
serverportinfoapplicationcontextinitializer实现了applicationlistener<webserverinitializedevent>，所以他本身就是一个applicationlistener。
sharedmetadatareaderfactorycontextinitializer
向context注册了一个beanfactorypostprocessor：cachingmetadatareaderfactorypostprocessor实例。
conditionevaluationreportlogginglistener
将上下文赋值给自己的属性applicationcontext；
向上下文注册了一个applicationlistener：conditionevaluationreportlistener实例；
从beanfactory中获取名为autoconfigurationreport的bean赋值给自己的属性report。
listeners.contextprepared(context);
还记得springapplicationrunlisteners中listeners属性吗，没错，里面就一个eventpublishingrunlistener对象。
调用eventpublishingrunlistener的contextprepared，发现其是空实现。
也就是相当于啥事也没做。
load(context, sources.toarray(new object[0]));
创建了一个beandefinitionloader对象；beandefinitionloader作为annotatedbeandefinitionreader，xmlbeandefinitionreader和classpathbeandefinitionscanner的门面，从底层源加载bean定义，包括xml和javaconfig；
能被加载的source类型包括：class、resource、package和charsequence四种，每种类型的加载方式也不一样，class用annotatedbeandefinitionreader处理、resource用xmlbeandefinitionreader处理、package用classpathbeandefinitionscanner，而charsequence则比较特殊了，它按class、resource、package的顺序处理，哪种处理成功就按哪种处理（charsequence方式貌似很少用，反正我还没用过）；
而目前我们的source只有一个：class com.lee.shiro.shiroapplication，是class类型；先判断shiroapplication是否有被component注解修饰，很显然是（springbootapplication注解中包含component注解），那么annotatedbeandefinitionreader来处理：将com.lee.shiro.shiroapplication封装成一个名叫shiroapplication的beandefinition对象，并将其注册到了beanfactory的beandefinitionmap中。
listeners.contextloaded(context);
还记得springapplication的属性listeners吗，不记得的可以点。将这些applicationlistener注册到了上下文中，具体包括configfileapplicationlistener,ansioutputapplicationlistener,loggingapplicationlistener,classpathloggingapplicationlistener,backgroundpreinitializer,delegatingapplicationlistener,parentcontextcloserapplicationlistener(实现了applicationcontextaware接口；将上下文赋值给了属性context，相当于有了上下文的引用),clearcachesapplicationlistener,fileencodingapplicationlistener,liquibaseservicelocatorapplicationlistener,enableencryptablepropertiesbeanfactorypostprocessor。
广播applicationpreparedevent事件，并触发对应的事件。过滤出匹配事件的监听器可以查看，一共过滤出5个监听器，他们的onapplicationevent方法会被调用，具体做了如下事情：
configfileapplicationlistener
向context注册了一个beanfactorypostprocessor：propertysourceorderingpostprocessor实例；该实例后面会对我们的property sources进行重排序，另外该实例拥有上下文的引用。
loggingapplicationlistener
向beanfactory中注册了一个名叫springbootloggingsystem的单例bean，也就是我们的日志系统bean。
backgroundpreinitializer
目前什么也没做
delegatingapplicationlistener
目前什么也没做
enableencryptablepropertiesbeanfactorypostprocessor
仅仅打印了一句debug日志，相当于什么也没做
甜点
一开始还以为本文内容不会多，但分析分析着，发现内容不少。不管我们是吃撑了还是没吃饱，都来点甜点收尾。
一般一个单例对象注册到beanfactory中，beanfactory会有2个属性都添加此单例对象信息：singletonobjects、registeredsingletons
map<string, object> singletonobjects = new concurrenthashmap<>()，key是bean name，value是单例对象
set<string> registeredsingletons = new linkedhashset<>()，存放的是bean name
一般一个bean定义注册到beanfactory中是，beanfactory也会有2个属相会添加此bean定义信息：beandefinitionmap、beandefinitionnames
list<string> beandefinitionnames = new arraylist<>()，beandefinition的名称列表
map<string, beandefinition> beandefinitionmap = new concurrenthashmap<>()，key是beandefinition的名称，value是beandefinition对象
另外beanfactory中set<string> manualsingletonnames = new linkedhashset<>，按注册顺序存放手动注册的单例的名称。
load方法，我会放到另一篇博文中重点分析；load负责加载bean定义资源，应该是挺重要的，而本文却讲的比较粗糙，我们一起期待吧。
有时候，不是对手有多强大，只是我们不敢去尝试；勇敢踏出第一步，你会发现自己比想象中更优秀！诚如海因斯第一次跑进人类10s大关时所说：上帝啊，原来那扇门是虚掩着的！
总结
1、上文中的load
就是加载bean定义资源，支持4种方式：class、resource、package和charsequence。
class：注解形式的bean定义；annotatedbeandefinitionreader负责处理。
resource：一般而言指的是xml bean配置文件，也就是我们在spring中常用的xml配置。xml的加载大家可以去阅读《spring源码深度解析》。说的简单点就是：将xml的bean定义封装成beandefinition并注册到beanfactory的beandefinitionmap中；xmlbeandefinitionreader负责处理。
package：以扫包的方式扫描bean定义； classpathbeandefinitionscanner负责处理。
charsequence：以先后顺序进行匹配class、resource或package进行加载，谁匹配上了就用谁的处理方式处理。
当然还支持groovy形式的bean定义，有兴趣的朋友可以自行去跟下源代码。
springboot鼓励用java类实现java bean定义，所以springboot应用中，我们一般只需要关注class方式、package方式即可。
2、preparecontext到底做了什么
1、将context中的environment替换成springapplication中创建的environment
2、将springapplication中的initializers应用到context中
设置application id，并将application id封装成contextid对象，注册到beanfactory中
向context的beanfactorypostprocessors中注册了一个configurationwarningspostprocessor实例
向context的applicationlisteners中注册了一个serverportinfoapplicationcontextinitializer实例
向context的beanfactorypostprocessors中注册了一个cachingmetadatareaderfactorypostprocessor实例
向context的applicationlisteners中注册了一个conditionevaluationreportlistener实例
3、加载两个单例bean到beanfactory中
向beanfactory中注册了一个名叫springapplicationarguments的单例bean，该bean封装了我们的命令行参数；
向beanfactory中注册了一个名叫springbootbanner的单例bean。
4、加载bean定义资源
资源文件只有springapplication的primarysources集合，里面就一个资源类：com.lee.shiro.shiroapplication；
将该资源封装成了名叫shiroapplication的beandefinition对象，并将其注册到了beanfactory的beandefinitionmap中。
5、将springapplication中的listeners注册到context中，并广播applicationpreparedevent事件
总共11个applicationlistener注册到了context的applicationlisteners中；
applicationpreparedevent事件的监听器一共做了两件事
向context的beanfactorypostprocessors中注册了一个propertysourceorderingpostprocessor实例
向beanfactory中注册了一个名叫springbootloggingsystem的单例bean，也就是我们的日志系统bean
context中主要是三个属性增加了内容：beanfactory、beanfactorypostprocessors和applicationlisteners，到目前为止，context的内容如下
参考
《spring源码深度解析》
spring boot 源码
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