Spring容器启动流程

Spring容器的启动流程可以看作是一个精密的装配流水线，其核心目标是根据用户提供的配置元数据（Configuration Metadata），创建、配置并组装应用程序中的对象（Bean），最终形成一个完整的、可用的应用上下文（ApplicationContext）。

下面我将从宏观流程和核心步骤两个层面，并结合关键的源码接口，来详细解释Spring容器的启动流程。

一、宏观流程概述

一个典型的Spring容器（以ClassPathXmlApplicationContext为例）启动流程可以概括为以下三个大阶段：

容器初始化阶段：为启动做准备，设置环境变量、资源解析器等。
Bean加载与解析阶段（核心中的核心）：读取配置元数据，将其解析为容器内部数据结构（BeanDefinition）。
Bean实例化与依赖注入阶段：根据BeanDefinition的信息，通过反射创建Bean实例，并解决其依赖关系。
后处理与完成阶段：执行相关的后处理器，触发生命周期回调，发布上下文就绪事件。

为了更直观地理解，下图描绘了这个过程的核心步骤与迭代循环：

flowchart TD
    A[Spring容器启动流程] --> B[初始化阶段
创建Context、加载配置]
    B --> C[加载与解析阶段
读取配置→BeanDefinition]
    C --> D[实例化与注入阶段
（核心循环开始）]
    
    subgraph D [Bean创建循环]
        D1[实例化 Bean
（调用构造函数）]
        D2[填充属性
（依赖注入）]
        D3[处理 Aware 接口]
        D4[BeanPostProcessor前置处理]
        D5[初始化方法
（InitializingBean, init-method）]
        D6[BeanPostProcessor后置处理
（AOP在此发生）]
    end

    D --> E[所有单例Bean创建完成？]
    E -- 否 --> D
    
    E -- 是 --> F[完成阶段
发布ContextRefreshedEvent]
    F --> G[应用运行
容器就绪]

二、详细核心步骤分解（以AnnotationConfigApplicationContext为例）

让我们沿着图中所示的流程，深入每个步骤的细节。

阶段一：容器初始化

入口：调用ApplicationContext的构造方法，例如new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class)。
动作：
1. 实例化一个AnnotatedBeanDefinitionReader，它知道如何解析带有@Configuration、@Component等注解的类。
2. 实例化一个ClassPathBeanDefinitionScanner，用于扫描类路径下的组件（如果配置了组件扫描）。
3. 调用register(componentClasses)，将配置类注册到容器中。此时，配置类本身也被注册为一个BeanDefinition。

阶段二：Bean加载与解析（`refresh()`方法）

调用ApplicationContext的refresh()方法是整个启动流程的核心入口和总指挥。这个方法定义在ConfigurableApplicationContext接口中，包含了启动、刷新、停止容器的完整生命周期。以下是refresh()方法中最重要的11个步骤：

prepareRefresh() - 准备刷新
- 设置容器的启动日期和活跃状态。
- 初始化占位符属性源（Property Sources）。
- 验证所有必需的属性是否可解析。
obtainFreshBeanFactory() - 获取BeanFactory
- 对于AnnotationConfigApplicationContext：刷新或创建一个新的GenericApplicationContext内部持有的DefaultListableBeanFactory。这是Bean定义注册和管理的核心容器。
- 对于ClassPathXmlApplicationContext：会在这里创建一个新的BeanFactory（通常是DefaultListableBeanFactory），然后调用loadBeanDefinitions(beanFactory)来通过XmlBeanDefinitionReader加载和解析XML文件。
prepareBeanFactory(beanFactory) - 准备BeanFactory
- 配置BeanFactory的标准上下文特性，如ClassLoader、SpEL表达式解析器、属性编辑器注册器等。
- 添加一些内置的BeanPostProcessor，例如ApplicationContextAwareProcessor，用于处理各种*Aware接口。
postProcessBeanFactory(beanFactory) - 后处理BeanFactory（扩展点）
- 这是一个空的模板方法，允许子类在Bean定义加载完成之前，对BeanFactory进行进一步的定制和扩展。例如，WebApplicationContext会在这里添加Servlet相关的Scope。
invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory) - 执行BeanFactoryPostProcessor
- 这是非常关键的一步。它会实例化并调用所有BeanFactoryPostProcessor和BeanDefinitionRegistryPostProcessor。
- 这些处理器允许在Bean实例化之前修改应用程序上下文的Bean定义（即修改BeanDefinition）。
- 常见例子：
  - ConfigurationClassPostProcessor：处理@Configuration类，解析其中的@Bean、@Import、@ComponentScan等注解，并将扫描到的Bean注册到容器中。这是注解驱动配置的核心。
  - PropertySourcesPlaceholderConfigurer：处理占位符${...}，从属性文件中加载值。
registerBeanPostProcessors(beanFactory) - 注册BeanPostProcessor
- 实例化、注册所有BeanPostProcessor。注意，此时只是注册，调用发生在Bean实例化过程中。
- BeanPostProcessor是Bean的后置处理器，在Bean的初始化方法调用前后进行拦截，可以修改或包装Bean实例。AOP的动态代理就是通过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator（它是一个BeanPostProcessor）在这里被注册，并在后续步骤中生效的。
initMessageSource() - 初始化消息源
- 初始化MessageSource组件，用于国际化（i18n）消息处理。
initApplicationEventMulticaster() - 初始化事件广播器
- 初始化事件广播器（ApplicationEventMulticaster），用于支持Spring的事件发布-订阅模型。
onRefresh() - 模板方法（扩展点）
- 又一个空的模板方法，允许特定的上下文子类初始化其他特殊的Bean。例如，Spring Boot的EmbeddedWebApplicationContext会在这里创建内嵌的Web服务器（Tomcat, Jetty）。
registerListeners() - 注册监听器
- 将实现了ApplicationListener接口的监听器Bean注册到前面初始化的事件广播器中。
- 也会发布那些在早期步骤中产生的“早期应用事件”。

阶段三：Bean实例化与依赖注入

finishBeanFactoryInitialization(beanFactory) - 完成BeanFactory的初始化（实例化所有非懒加载的单例Bean）
- 这是另一个最核心的步骤。容器会在这里预实例化所有单例且非懒加载的Bean。
- 流程（即Bean的生命周期）对于每一个Bean如下：
  - 实例化（Instantiate）：通过反射（通常是无参或有参构造器）创建Bean的实例。
  - 填充属性（Populate properties）：根据配置（如@Autowired, @Value）进行依赖注入（Dependency Injection, DI）。
  - 处理Aware接口：如果Bean实现了各种Aware接口（如BeanNameAware, BeanFactoryAware, ApplicationContextAware），则调用其setter方法注入相关对象。
  - BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization()：在初始化方法调用前，执行所有BeanPostProcessor的预处理。
  - 初始化（Initialize）：
    - 如果Bean实现了InitializingBean接口，调用其afterPropertiesSet()方法。
    - 调用自定义的初始化方法（通过@Bean(initMethod="...")或XML中的init-method指定）。
  - BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization()：在初始化方法调用后，执行所有BeanPostProcessor的后处理。AOP代理就是在此处生成的！ 如果发现有切面匹配这个Bean，则会返回一个代理对象来包装目标Bean。
  - 此时，一个完整的、经过所有处理的Bean就已经存在于容器中了。

阶段四：完成与发布

finishRefresh() - 完成刷新
- 初始化生命周期处理器（LifecycleProcessor）。
- 发布容器刷新事件（ContextRefreshedEvent），通知所有监听器容器已经准备就绪。
- 调用生命周期处理器的onRefresh()方法。
容器运行
- 此时，Spring容器已经完全启动，所有单例Bean都已创建并装配完毕，应用程序可以正常运行。可以通过context.getBean(...)来获取Bean并使用。

三、总结与关键点

refresh()方法是核心：它驱动了整个容器的启动流程。
BeanDefinition是蓝图：容器并不直接处理你的Bean类，而是先将其解析为内部的BeanDefinition数据结构。
扩展点无处不在：
- BeanFactoryPostProcessor：修改Bean的定义（配置元数据）。
- BeanPostProcessor：修改Bean的实例（包装、代理等）。
- 各种Aware接口：让Bean能感知到容器。
Bean的生命周期是复杂的：从定义到可用，经历了构造、注入、aware回调、init方法、前后置处理等多个步骤。
AOP代理发生得较晚：它是在Bean实例化、属性注入之后，通过BeanPostProcessor在初始化阶段后期生成的。