深入Spring Boot启动过程：揭秘设计模式与代码优化秘籍

Spring Boot作为一个强大的框架，其简化的配置和快速启动特性深受开发者喜爱。在本篇博客中，我们将深入探讨Spring Boot的启动过程，并分享一些在日常开发中可以参考的实例，包括工厂类的使用、设计模式的应用以及代码优化的技巧。

一、Spring Boot启动过程详解

Spring Boot的启动过程主要分为以下几个步骤：

SpringApplication初始化
准备环境（Prepare Environment）
创建应用上下文（Create Application Context）
刷新应用上下文（Refresh Application Context）
完成运行（Run Application）

1. SpringApplication初始化

SpringApplication类是Spring Boot应用启动的核心。其主要职责包括：

初始化应用程序上下文
设置应用启动参数
加载和应用Spring Boot的自动配置

在创建SpringApplication实例时，主要执行了以下操作：

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {this.resourceLoader = resourceLoader;Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();this.setInitializers((Collection) this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));this.setListeners((Collection) this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));this.mainApplicationClass = this.deduceMainApplicationClass();
}

2. 准备环境

在SpringApplication的run方法中，准备环境是一个重要的步骤。这个步骤主要是配置和加载环境变量和属性源，如application.properties或application.yml文件。

private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners,ApplicationArguments applicationArguments) {// Create and configure the environmentConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment();configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());listeners.environmentPrepared(environment);return environment;
}

3. 创建应用上下文

Spring Boot支持多种类型的应用上下文（如AnnotationConfigApplicationContext、AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext等）。在创建上下文时，会根据应用类型（Web或非Web）选择相应的上下文类型。

private ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;if (contextClass == null) {try {switch (this.webApplicationType) {case SERVLET:contextClass = Class.forName(DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS);break;case REACTIVE:contextClass = Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS);break;default:contextClass = Class.forName(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);}} catch (ClassNotFoundException ex) {throw new IllegalStateException("Unable create a default ApplicationContext, " +"please specify an ApplicationContextClass", ex);}}return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}

4. 刷新应用上下文

在Spring中，刷新上下文是一个重要的步骤，它会完成Bean的创建、加载和初始化。

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {synchronized (this.startupShutdownMonitor) {prepareRefresh();ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();prepareBeanFactory(beanFactory);postProcessBeanFactory(beanFactory);invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);registerBeanPostProcessors(beanFactory);initMessageSource();initApplicationEventMulticaster();onRefresh();registerListeners();finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);finishRefresh();}
}

5. 完成运行

最后，Spring Boot完成所有准备工作并启动应用。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {StopWatch stopWatch = new StopWatch();stopWatch.start();ConfigurableApplicationContext context = null;configureHeadlessProperty();SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);listeners.starting();try {ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);configureIgnoreBeanInfo(environment);Banner printedBanner = printBanner(environment);context = createApplicationContext();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, listeners);throw new IllegalStateException(ex);}return context;
}

二、开发中的工厂类应用

工厂模式是一种创建对象的设计模式。在Spring Boot中，工厂类的应用非常普遍。例如，Spring中的FactoryBean接口允许我们自定义Bean的创建逻辑。

public class MyBeanFactory implements FactoryBean<MyBean> {@Overridepublic MyBean getObject() throws Exception {return new MyBean();}@Overridepublic Class<?> getObjectType() {return MyBean.class;}@Overridepublic boolean isSingleton() {return true;}
}

三、设计模式的应用

在Spring Boot中，除了工厂模式，其他常见的设计模式也被广泛应用。例如：

单例模式：Spring默认的Bean作用域就是单例的。
代理模式：AOP（面向切面编程）就是代理模式的经典应用。
模板方法模式：在AbstractApplicationContext类中，通过模板方法定义了刷新上下文的步骤。

四、代码优化技巧

使用@Value和@ConfigurationProperties管理配置：使用@Value注解或者@ConfigurationProperties类来管理配置，可以使代码更简洁、可维护。
```
@Value("${my.property}")
private String myProperty;
```
或者
```
@ConfigurationProperties(prefix = "my")
public class MyProperties {private String property;// getter and setter
}
```

合理使用缓存：使用Spring Cache抽象对常用数据进行缓存，提高性能。

@Cacheable("items")
public Item getItemById(Long id) {return itemRepository.findById(id).orElse(null);
}

避免循环依赖： Spring的自动注入机制虽然方便，但容易引发循环依赖问题。可以通过构造函数注入和@Lazy注解来避免。
```
@Autowired
public MyService(@Lazy AnotherService anotherService) {this.anotherService = anotherService;
}
```
异步处理：使用@Async注解实现异步方法，提高应用响应速度。
```
@Async
public void executeAsyncTask() {// 异步任务
}
```

总结

Spring Boot的启动过程包含了多个关键步骤，从初始化到上下文刷新，再到最后的运行完成，每一步都至关重要。在日常开发中，通过使用工厂类和设计模式，我们可以写出更加灵活和可维护的代码。同时，合理的代码优化技巧不仅能提升性能，还能使代码更加简洁易读。希望这篇文章能帮助你更好地理解Spring Boot，并在实际开发中有所参考。