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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;
}
}
这里十分明了的显示出了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Servlet容器中的属性名。
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。
下面我们来看看XmlWebApplicationContext容器实例的创建过程：
首先在XmlWebApplicationContext中并没有自定义的构造器，反射工具调用的也是默认的无参构造器，让我们在看看其继承体系中有哪些初始化逻辑：
首先来到AbstractRefreshableWebApplicationContext类中，其中有无参构造器逻辑：
源码5-来自：AbstractRefreshableWebApplicationContext
public AbstractRefreshableWebApplicationContext() {
setDisplayName("Root WebApplicationContext");
}
可见在AbstractRefreshableWebApplicationContext中设置了容器的显示名称displayName。
然后就来到AbstractApplicationContext类中，其中有无参与带参构造器逻辑：
源码6-来自：AbstractApplicationContext
public AbstractApplicationContext() {
this(null);
}
public AbstractApplicationContext(ApplicationContext parent) {
this.parent = parent;
this.resourcePatternResolver = getResourcePatternResolver();
this.environment = this.createEnvironment();
}
protected ResourcePatternResolver getResourcePatternResolver() {
return new PathMatchingResourcePatternResolver(this);
}
protected ConfigurableEnvironment createEnvironment() {
return new StandardEnvironment();
}
源码7-来自：AbstractRefreshableWebApplicationContext
@Override
protected ConfigurableEnvironment createEnvironment() {
return new StandardServletEnvironment();
}
可见在无参构造器中调用了带参的构造器，主要逻辑在带参构造器中，主要包括：
- 配置父级容器，此处传null，表示当前容器即为终极(root)容器；
- 配置resourcePatternResolver，资源模式解析器，其实就是针对classpath*:之类的待匹配符的资源配置的解析器，这里创建了PathMatchingResourcePatternResolver解析器实例。
- 创配置environment环境，虽然在AbstractApplicationContext中创建了StandardEnvironment实例，但是在AbstractRefreshableWebApplicationContext中重写了createEnvironment方法，所以容器持有的environment最终为StandardServletEnvironment实例。
StandardServletEnvironment实例的创建也要执行一定的初始化，这些逻辑位于AbstractEnvironment类中:
源码8-来自：AbstractEnvironment
public AbstractEnvironment() {
String name = this.getClass().getSimpleName();
if (this.logger.isDebugEnabled()) {
this.logger.debug(format("Initializing new %s", name));
}
this.customizePropertySources(this.propertySources);
if (this.logger.isDebugEnabled()) {
this.logger.debug(format(
"Initialized %s with PropertySources %s", name, this.propertySources));
}
}
protected void customizePropertySources(MutablePropertySources propertySources) {
}
初始化的主要逻辑在customizePropertySources方法，当前类中的该方法是无逻辑的，会执行子类中重写的逻辑：
源码9-来自：StandardServletEnvironment
@Override
protected void customizePropertySources(MutablePropertySources propertySources) {
propertySources.addLast(new StubPropertySource(SERVLET_CONFIG_PROPERTY_SOURCE_NAME));
propertySources.addLast(new StubPropertySource(SERVLET_CONTEXT_PROPERTY_SOURCE_NAME));
if (JndiLocatorDelegate.isDefaultJndiEnvironmentAvailable()) {
propertySources.addLast(new JndiPropertySource(JNDI_PROPERTY_SOURCE_NAME));
}
super.customizePropertySources(propertySources);
}
源码10-来自：StandardEnvironment
@Override
protected void customizePropertySources(MutablePropertySources propertySources) {
propertySources.addLast(new MapPropertySource(SYSTEM_PROPERTIES_PROPERTY_SOURCE_NAME, getSystemProperties()));
propertySources.addLast(new SystemEnvironmentPropertySource(SYSTEM_ENVIRONMENT_PROPERTY_SOURCE_NAME, getSystemEnvironment()));
}
上面就是所有在环境初始化式执行的逻辑了，为了后面的内容阅读，有必要了解以下内容：PropertySource，PropertySources，MutablePropertySources，StubPropertySource等的作用。
PropertySource：用于封装一个键值对形式的properties属性配置文件的属性资源模型
PropertySources：继承自Iterable<PropertySource<?>>，表示的是一个或者多个PropertySource资源模型的综合模型
MutablePropertySources：实现了PropertySources接口，表示的就是多个PropertySource资源模型，其内部封装了一个链表集合propertySourceList，用于存放多个PropertySource资源模型。
private final LinkedList<PropertySource<?>> propertySourceList = new LinkedList<PropertySource<?>>();StubPropertySource：继承自PropertySource，并不表示某一具体的资源模型，而是表示一个资源占位，当在Spring容器创建的时候，实际的资源无法被快速初始化的情况下，可以先用该类的实例进行占位，等到容器刷新的时候执行实际属性资源的替换操作。
初步了解了这四个内容之后，我们就来详细看看环境的初始化做了哪些工作？其实很简单，就是将一些配置信息添加到环境所持有的MutablePropertySources实例中的propertySourceList链表中备用，主要看看添加了那些配置信息：
-
web.xml中配置的servletContextInitParams初始化参数值
-
web.xml中配置的servletConfigInitParams初始化参数值
-
jndi配置信息jndiProperties，只有在这个JVM上有默认的JNDI环境(如Java EE环境)的情况下才会配置。
-
操作系统的属性：systemProperties
-
操作系统的环境属性：systemEnvironment
将以上内容按顺序添加到链表中备用之后，StandardServletEnvironment初始化完毕。
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11-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。
源码12-来自：StandardServletEnvironment
@Override
public void initPropertySources(@Nullable ServletContext servletContext, @Nullable ServletConfig servletConfig) {
WebApplicationContextUtils.initServletPropertySources(getPropertySources(), servletContext, servletConfig);
}
源码13-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14-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;
}
initPropertySources操作用于配置属性资源，其实在refresh操作中也会执行该操作，这里提前执行，目的为何，暂未可知。
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。