Spring Boot启动流程详解

一、核心概念

1. SpringApplication 类

Spring Boot 启动的核心类。它封装了应用上下文创建、环境准备、自动配置、内嵌服务器启动等逻辑。

2. @SpringBootApplication 注解

这是启动类上的关键注解，它是一个组合注解，等价于：

@Configuration      // 标识为配置类
@EnableAutoConfiguration  // 启用自动配置
@ComponentScan      // 扫描当前包及其子包下的组件

3. 应用上下文（ApplicationContext）

Spring 容器的核心，负责管理 Bean 的生命周期、依赖注入、事件发布等。

4. 自动配置（Auto-configuration）

Spring Boot 根据 classpath 中的依赖自动配置 Bean，例如：

• 存在 spring-boot-starter-web → 自动配置 Tomcat + Spring MVC
• 存在 spring-boot-starter-data-jpa → 自动配置 DataSource、EntityManager

5. 内嵌服务器（Embedded Server）

默认内嵌 Tomcat，也可替换为 Jetty 或 Undertow，无需部署 WAR 包。

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二、Spring Boot 启动流程（详细步骤）

启动流程从 main 方法开始，以下是超详细步骤分解：

步骤 1：调用 SpringApplication.run()

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

步骤 2：创建 SpringApplication 实例

• 设置主配置类（primarySource = DemoApplication.class）
• 推断应用类型（Web Application、Reactive、Non-Web）
• 加载 ApplicationContextInitializer 和 ApplicationListener
• 设置主类（用于推断 package）

📌 此时还未创建容器。

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步骤 3：执行 run() 方法（核心流程）

3.1 创建并配置 Environment（环境）

• 创建 StandardServletEnvironment（Web 应用）
• 加载配置源：
  • application.properties / application.yml
  • 命令行参数（--server.port=8081）
  • 系统属性、环境变量
• 激活 Profile（spring.profiles.active=dev）

3.2 创建 ApplicationContext

根据应用类型创建：

• AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext（Web）
• AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext（WebFlux）
• AnnotationConfigApplicationContext（非 Web）

3.3 prepareContext()：准备上下文

• 将 Environment 关联到 ApplicationContext
• 调用 ApplicationContextInitializer（如有）
• 注册主配置类（DemoApplication）为 Bean
• 扫描组件（@ComponentScan）

3.4 refreshContext()：刷新上下文（Spring 核心）

这是 Spring 框架的核心流程，包括：

1. invokeBeanFactoryPostProcessors

   • 执行 BeanFactoryPostProcessor，如 ConfigurationClassPostProcessor
   • 解析 @Configuration、@Import、@ComponentScan 等注解
   • 关键：处理 @EnableAutoConfiguration
     • 读取 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件（Spring Boot 3.x）
     • 或 spring.factories（Spring Boot 2.x）
     • 加载所有自动配置类（如 WebMvcAutoConfiguration）

2. registerBeanPostProcessors
   注册 Bean 后置处理器（如 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor）

3. finishBeanFactoryInitialization

   • 实例化所有非懒加载的单例 Bean
   • 执行 @Bean 方法
   • 依赖注入（@Autowired）
   • 调用 InitializingBean.afterPropertiesSet() 和 @PostConstruct

4. finishRefresh()

   • 发布 ContextRefreshedEvent
   • 启动内嵌 Web 服务器（Tomcat/Jetty）

3.5 启动内嵌服务器

• 创建 ServletWebServerFactory（如 TomcatServletWebServerFactory）
• 创建 Tomcat 实例
• 将 Spring MVC 的 DispatcherServlet 注册到 Tomcat
• 启动 Tomcat，监听端口（默认 8080）

3.6 执行 ApplicationRunner 和 CommandLineRunner

• 按 @Order 或实现 Ordered 接口顺序执行
• 用于启动后执行自定义逻辑（如数据初始化）

3.7 发布 ApplicationReadyEvent

• 标志应用已准备好接收请求
• 可监听此事件做最后处理

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三、常见错误与解决方案

错误现象	原因	解决方案
APPLICATION FAILED TO START	配置错误、端口占用、Bean 冲突	查看日志定位具体原因
Port 8080 already in use	端口被占用	修改 server.port=8081 或关闭占用进程
NoSuchBeanDefinitionException	Bean 未注册	检查 @Component, @Service 是否在扫描路径下
Failed to configure a DataSource	缺少数据库配置	添加 spring.datasource.url 或使用 @SpringBootTest
Circular dependency	循环依赖	使用 @Lazy 或重构设计
ClassNotFoundException: Servlet	缺少 Web 依赖	确保添加 spring-boot-starter-web

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四、注意事项

1. 主类位置：@SpringBootApplication 类应放在根包下，确保 @ComponentScan 能扫描到所有组件。
2. 自动配置冲突：避免手动配置与自动配置 Bean 冲突（如手动定义 DataSource 但未排除 DataSourceAutoConfiguration）。
3. Profile 激活：
   • 优先级：命令行 > 环境变量 > application.properties
   • 多 Profile：spring.profiles.active=dev,metrics
4. DevTools 影响：
   • 启用热部署，但会禁用缓存（如 Thymeleaf 缓存）
   • 生产环境不要包含 spring-boot-devtools
5. 日志级别：生产环境设置 logging.level.root=WARN，避免日志过多。

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五、使用技巧

1. 自定义 Banner

在 src/main/resources/ 下创建 banner.txt，内容将显示在启动日志顶部。

2. 启动时执行代码

@Component
public class StartupRunner implements CommandLineRunner {
    @Override
    public void run(String... args) {
        System.out.println("应用启动完成，执行初始化任务...");
    }
}

3. 条件化配置

@Configuration
@ConditionalOnProperty(name = "app.feature.enabled", havingValue = "true")
public class FeatureConfig { ... }

4. 排除自动配置

@SpringBootApplication(exclude = {DataSourceAutoConfiguration.class})

5. 监听启动事件

@Component
public class StartupListener {
    @EventListener
    public void handleContextRefresh(ContextRefreshedEvent event) {
        System.out.println("上下文刷新完成");
    }
}

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六、最佳实践与性能优化

最佳实践

1. 分层清晰：

   • Controller → Service → Repository
   • 使用 @Controller, @Service, @Repository 明确职责

2. 异常统一处理：

   @ControllerAdvice
   public class GlobalExceptionHandler {
       @ExceptionHandler(Exception.class)
       public ResponseEntity<String> handle(Exception e) {
           return ResponseEntity.status(500).body(e.getMessage());
       }
   }
   

3. 配置外化：

   • 敏感信息使用环境变量：SPRING_DATASOURCE_PASSWORD=xxx
   • 多环境配置：application-dev.yml, application-prod.yml

4. 健康检查：

   • 添加 spring-boot-starter-actuator
   • 访问 /actuator/health 监控应用状态

5. 日志结构化：

   • 使用 JSON 格式日志，便于 ELK 收集
   • 配置：logging.pattern.console=%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} %-5level [%thread] %logger{36} - %msg%n

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性能优化建议

优化项	配置示例	说明
Gzip 压缩	server.compression.enabled=true	减少响应体积
连接池优化	spring.datasource.hikari.maximum-pool-size=20	避免连接不足
JVM 调优	-Xms512m -Xmx1024m -XX:+UseG1GC	生产环境设置堆大小和 GC
缓存	使用 @Cacheable + Redis	减少数据库压力
异步处理	@Async + @EnableAsync	提升吞吐量
Actuator 监控	management.endpoints.web.exposure.include=*	实时监控性能指标

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七、扩展：Spring Boot 3.x 新特性（基于 Java 17+）

1. Jakarta EE 9+：包名从 javax.* → jakarta.*
2. GraalVM 原生镜像支持：通过 native-image 编译为原生可执行文件，启动更快、内存更小。
3. 新的自动配置机制：使用 spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 替代 spring.factories。
4. Micrometer 2.0：更强大的指标监控。

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总结

Spring Boot 启动流程虽复杂，但其设计精巧，通过自动配置和约定优于配置原则极大简化了开发。掌握其核心流程，有助于：

• 快速定位启动问题
• 理解 Bean 加载顺序
• 优化应用性能
• 实现高级定制（如自定义 Starter）

✅ 动手实践建议：

1. 创建一个最简项目，逐步添加依赖观察启动日志变化
2. 使用 --debug 参数启动，查看自动配置报告
3. 尝试排除某个 AutoConfiguration，观察行为变化