Spring启动阶段发生什么

Spring 启动阶段概述

• 定义：
• Spring 启动阶段是指 Spring 应用程序上下文（ApplicationContext）初始化并准备好所有 Bean 的过程，通常在 Spring 或 Spring Boot 应用启动时发生。
• 目的：
• 初始化 IoC 容器，加载配置，创建并管理 Bean，完成依赖注入，准备应用程序运行环境。
• 场景：
• Spring 应用通过 main 方法或容器（如 Tomcat）启动。
• Spring Boot 应用通过 SpringApplication.run()。

核心点

• Spring 启动涉及容器初始化、Bean 定义加载、Bean 创建和扩展点执行，基于 IoC 和 AOP 机制。

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1. Spring 启动阶段详细过程

Spring 启动阶段主要发生在 ApplicationContext 初始化过程中，以下按步骤拆解（以 AnnotationConfigApplicationContext 或 Spring Boot 为例）：

(1) 容器初始化

• 描述：
• 创建 ApplicationContext 实例，初始化核心组件。
• 细节：
• Spring 核心：
  • 创建 DefaultListableBeanFactory（默认 Bean 工厂）。
  • 初始化 BeanDefinitionRegistry，用于存储 Bean 定义。
• Spring Boot 核心：
  • SpringApplication.run() 创建 AnnotationConfigApplicationContext。
  • 加载 META-INF/spring.factories 中的自动配置类。
• 源码：
• AbstractApplicationContext.<init>：初始化工厂和环境。
• SpringApplication.prepareContext：设置上下文。

(2) 环境准备

• 描述：
• 配置应用程序环境，如属性文件、环境变量。
• 细节：
• 加载 application.properties 或 application.yml。
• 设置 Environment（ConfigurableEnvironment），支持 profile（如 dev、prod）。
• Spring Boot 额外加载命令行参数和默认属性。
• 示例：

spring.profiles.active=dev
server.port=8080

• 源码：
• ConfigurableEnvironment.prepare：加载属性源。
• SpringApplication.prepareEnvironment。

(3) Bean 定义加载

• 描述：
• 扫描并注册所有 Bean 定义（BeanDefinition），描述 Bean 的元信息（如类名、作用域）。
• 细节：
• 注解方式：
  • 扫描 @ComponentScan 指定的包，识别 @Component、@Service、@Controller 等。
  • 解析 @Configuration 和 @Bean。
• XML 方式：
  • 解析 <bean> 标签。
• Spring Boot：
  • 加载 @SpringBootApplication（包含 @ComponentScan 和 @EnableAutoConfiguration）。
  • 自动配置（如 DataSourceAutoConfiguration）。
• 示例：

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

• 源码：
• ClassPathBeanDefinitionScanner.scan：扫描注解。
• ConfigurationClassPostProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry：处理配置类。

(4) BeanFactory 后处理

• 描述：
• 执行 BeanFactoryPostProcessor，修改 Bean 定义或添加新定义。
• 细节：
• 常见处理器：ConfigurationClassPostProcessor（解析 @Configuration）。
• Spring Boot 使用 PropertySourcesPlaceholderConfigurer 解析 ${} 占位符。
• 示例：

@Bean
public DataSource dataSource() {
    return new DriverManagerDataSource("${db.url}");
}

• 源码：
• AbstractApplicationContext.invokeBeanFactoryPostProcessors。

(5) Bean 实例化与初始化

• 描述：
• 创建 Bean 实例，完成依赖注入和初始化。
• 子步骤：
• 实例化：
  • 通过反射（newInstance）创建 Bean。
• 属性注入：
  • 填充 @Autowired 或 XML 定义的依赖。
• BeanPostProcessor 前置处理：
  • 执行 postProcessBeforeInitialization（如 AOP 代理生成）。
• 初始化：
  • 调用 Aware 接口（如 ApplicationContextAware）。
  • 执行 @PostConstruct 或 InitializingBean.afterPropertiesSet。
  • 调用 init-method。
• BeanPostProcessor 后置处理：
  • 执行 postProcessAfterInitialization（如完成代理）。
• 循环依赖处理：
• 使用 三级缓存：
  • 一级：singletonObjects（完成 Bean）。
  • 二级：earlySingletonObjects（早期 Bean）。
  • 三级：singletonFactories（工厂）。
• 示例：

@Component
public class MyBean implements InitializingBean {
    @Autowired
    private OtherBean otherBean;

    @PostConstruct
    public void init() {
        System.out.println("PostConstruct");
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        System.out.println("InitializingBean");
    }
}

• 源码：
• AbstractAutowireCapableBeanFactory.createBean：创建 Bean。
• DefaultSingletonBeanRegistry.getSingleton：处理循环依赖。

(6) 事件发布与监听

• 描述：
• 发布容器事件，触发监听器。
• 细节：
• 发布事件：ContextRefreshedEvent（容器刷新完成）。
• Spring Boot 额外发布 ApplicationStartedEvent 等。
• 监听器：通过 @EventListener 或 ApplicationListener 实现。
• 示例：

@Component
public class MyListener {
    @EventListener
    public void onContextRefreshed(ContextRefreshedEvent event) {
        System.out.println("Context refreshed");
    }
}

• 源码：
• AbstractApplicationContext.publishEvent。

(7) 容器刷新完成

• 描述：
• 容器完成初始化，所有单例 Bean 就绪。
• 细节：
• 单例 Bean 存入 singletonObjects。
• Spring Boot 启动嵌入式服务器（如 Tomcat）。
• 源码：
• AbstractApplicationContext.refresh：核心启动方法。

(8) 扩展：Spring Boot 特有

• 自动配置：
• 加载 spring.factories 中的 AutoConfiguration 类。
• 按条件（@Conditional）启用配置。
• Banner 打印：
• 显示启动横幅。
• Actuator 暴露：
• 启用监控端点（如 /actuator/health）。
• 源码：
• SpringApplication.run：入口。
• AutoConfigurationImportSelector：加载自动配置。

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2. 启动阶段流程图

1. 容器初始化
   ↓
2. 环境准备
   ↓
3. Bean 定义加载
   ↓
4. BeanFactory 后处理
   ↓
5. Bean 实例化与初始化
   ↓
6. 事件发布
   ↓
7. 刷新完成

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3. 关键机制

• IoC 容器：
• DefaultListableBeanFactory 管理 Bean。
• AOP 集成：
• BeanPostProcessor 生成代理（如 @Transactional）。
• 循环依赖：
• 三级缓存解决单例 Bean 依赖。
• 事件驱动：
• ApplicationEvent 和 ApplicationListener 解耦组件。
• 自动配置：
• Spring Boot 通过条件注解简化配置。

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4. 常见问题

• 启动慢：
• 原因：扫描包过多、自动配置复杂。
• 解决：缩小 @ComponentScan 范围，禁用不必要配置。
• 循环依赖：
• 原因：Bean 相互注入。
• 解决：用 @Lazy 或构造器注入。
• Bean 未加载：
• 原因：包未扫描、条件不满足。
• 解决：检查 @ComponentScan 或 @Conditional。

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5. 面试角度

• 问“过程”：
• 提 7 大步骤，重点 Bean 定义和初始化。
• 问“机制”：
• 提 IoC、AOP、三级缓存。
• 问“Spring Boot”：
• 提自动配置和事件。
• 问“问题”：
• 提循环依赖、启动慢。

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6. 总结

Spring 启动阶段通过 ApplicationContext 初始化容器，加载环境、Bean 定义，创建并初始化 Bean，发布事件，最终准备运行环境。核心是 IoC 和 AOP，Spring Boot 增加自动配置和嵌入式服务器。面试可提流程、源码或问题解决，清晰展示理解。

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如果您想深入某部分（如 refresh 源码或自动配置），请告诉我，我可以进一步优化！