青年IT男

个人从事金融行业,就职过易极付、思建科技等重庆一流技术团队,目前就职于某网约车平台负责整个支付系统建设。自身对金融行业有强烈的爱好。同时也实践大数据、数据存储、自动化集成和部署、分布式微服务、人工智能等领域。

SpringCloud 中的父子容器

SpringCloud 中的父子容器

在引入 SpringCloud 的项目中会多次创建 Spring 容器,本篇从源码角度深入分析具体哪些点会创建 Spring 容器,以及这些容器之间的区别与联系。

本文介绍的Spring相关容器是基于 SpringCloud Finchley.RELEASE 版本。

在这里插入图片描述

容器大致分为三层,分别对应上面的三类:

BootStrap上下文:由SpringCloud 监听器创建,用来初始化 SpringCloud 上下文,也是祖先容器。
SpringBoot 上下文:由SpringBoot创建,也是项目中常用的Spring容器。
微服务配置上下文:FeignRibbon配置类对应的上下文,由配置容器抽象工厂 NamedContextFactory 创建,用于容器隔离。
分别来看。

BootStrap 上下文

在之前的博客《SpringBoot | 第一篇:启动流程源码分析(上)》中,提到了 SpringBoot 在启动时,会触发相关一系列监听器,监听器各司其职,做一些初始化预处理操作。SpringCloud 实现了自己的监听器:BootstrapApplicationListener,来初始化SpringCloud上下文环境。

来看一下该监听器被触发后的处理逻辑:

@Override
    public void onApplicationEvent(ApplicationEnvironmentPreparedEvent event) {
        ConfigurableEnvironment environment = event.getEnvironment();
        //如果未开启SpringCloud,直接返回
        if (!environment.getProperty("spring.cloud.bootstrap.enabled", Boolean.class,
                true)) {
            return;
        }
        // don't listen to events in a bootstrap context
        //判断该监听器是否已经执行过,如果执行过,直接返回
        if (environment.getPropertySources().contains(BOOTSTRAP_PROPERTY_SOURCE_NAME)) {
            return;
        }
        //这里返回了一个 Spring 容器
        ConfigurableApplicationContext context = bootstrapServiceContext(environment,
                event.getSpringApplication());
        apply(context, event.getSpringApplication(), environment);
    }

bootstrapServiceContext方法创建了一个 Spring 容器:

private ConfigurableApplicationContext bootstrapServiceContext(
            ConfigurableEnvironment environment, final SpringApplication application) {
        StandardEnvironment bootstrapEnvironment = new StandardEnvironment();
        MutablePropertySources bootstrapProperties = bootstrapEnvironment
                .getPropertySources();
        for (PropertySource<?> source : bootstrapProperties) {
            bootstrapProperties.remove(source.getName());
        }
        //设置读取 bootstrap 文件
        String configName = environment
                .resolvePlaceholders("${spring.cloud.bootstrap.name:bootstrap}");
        //设置 bootstrap 文件路径
        String configLocation = environment
                .resolvePlaceholders("${spring.cloud.bootstrap.location:}");
        Map<String, Object> bootstrapMap = new HashMap<>();
        bootstrapMap.put("spring.config.name", configName);
        if (StringUtils.hasText(configLocation)) {
            bootstrapMap.put("spring.config.location", configLocation);
        }
        //设置是否已经初始化BootStrap环境
        bootstrapProperties.addFirst(
                new MapPropertySource(BOOTSTRAP_PROPERTY_SOURCE_NAME, bootstrapMap));
        for (PropertySource<?> source : environment.getPropertySources()) {
            bootstrapProperties.addLast(source);
        }
            //......
            //加载BootstrapConfiguration 配置类
            List<String> names = SpringFactoriesLoader
                .loadFactoryNames(BootstrapConfiguration.class, classLoader);
            for (String name : StringUtils.commaDelimitedListToStringArray(
                    environment.getProperty("spring.cloud.bootstrap.sources", ""))) {
                names.add(name);
            }
        //创建 Spring 容器
        SpringApplicationBuilder builder = new SpringApplicationBuilder()
                .profiles(environment.getActiveProfiles()).bannerMode(Mode.OFF)
                .environment(bootstrapEnvironment)
                .properties("spring.application.name:" + configName)
                .registerShutdownHook(false)
                .logStartupInfo(false)
                .web(false);
        List<Class<?>> sources = new ArrayList<>();

        builder.sources(sources.toArray(new Class[sources.size()]));
        AnnotationAwareOrderComparator.sort(sources);
        final ConfigurableApplicationContext context = builder.run();
        //创建祖先容器
        addAncestorInitializer(application, context);
        bootstrapProperties.remove(BOOTSTRAP_PROPERTY_SOURCE_NAME);
        mergeDefaultProperties(environment.getPropertySources(), bootstrapProperties);
        return context;
    }

首先,SpringBoot项目是通过SpringApplicationBuilder启动,在上述逻辑中又构建了一个SpringApplicationBuilder对象,再次执行run方法,所以启动流程会执行两遍,只是读取的配置文件和配置类不同。

之前有人问我,SpringCloud项目ApplicationContextInitializer实现类中的逻辑执行了两遍,原因就在于启动流程会执行两遍。

同样,当第二次创建SpringApplicationBuilder并启动时,会不会再次出发监听器,然后接着创建SpringApplicationBuilder呢?
肯定不会。否则就是死循环了。上面已经提到了,SpringCloud通过标识符BOOTSTRAP_PROPERTY_SOURCE_NAME来判断。监听器执行之后,会设置该变量对应值,下次启动前如果有值,表明已经执行。

上面有一行关键的代码:addAncestorInitializer(application, context);

ancestor 中文祖先的意思。具体来看一下:

private void addAncestorInitializer(SpringApplication application,
            ConfigurableApplicationContext context) {
        boolean installed = false;
        //遍历所有的initializer,判断是否已经存在 祖先initializer
        for (ApplicationContextInitializer<?> initializer : application
                .getInitializers()) {
            if (initializer instanceof AncestorInitializer) {
                installed = true;
                // 如果存在,则设置 bootStrapApplication
                ((AncestorInitializer) initializer).setParent(context);
            }
        }
        //如果不存在,则创建。
        if (!installed) {
            application.addInitializers(new AncestorInitializer(context));
        }
    }

这里主要是创建 AncestorInitializer对象。

当BootStrap环境初始化完毕后,再次回到SpringBoot初始化流程会触发所有的initializers,当执行AncestorInitializer时,将BootStrap ApplicationContext容器设为父容器:

private static class AncestorInitializer implements
            ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext>, Ordered {

        private ConfigurableApplicationContext parent;

        public AncestorInitializer(ConfigurableApplicationContext parent) {
            this.parent = parent;
        }
        @Override
        public void initialize(ConfigurableApplicationContext context) {
            //如果已经存在父容器,则直接取出
            while (context.getParent() != null && context.getParent() != context) {
                context = (ConfigurableApplicationContext) context.getParent();
            }
            reorderSources(context.getEnvironment());
            //设置父容器
            new ParentContextApplicationContextInitializer(this.parent)
                    .initialize(context);
        }
}

上述方法将设置父容器的逻辑委托给ParentContextApplicationContextInitializer类处理,来看下initialize方法:

public class ParentContextApplicationContextInitializer implements
        ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext>, Ordered {

    private int order = Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE;

    private final ApplicationContext parent;

    @Override
    public void initialize(ConfigurableApplicationContext applicationContext) {
        if (applicationContext != this.parent) {
            //设置父容器
            applicationContext.setParent(this.parent);
            //创建监听器,主要用来发布项目中存在父子容器事件
            applicationContext.addApplicationListener(EventPublisher.INSTANCE);
        }
    }
}

BootStrap Application 容器的作用:
提前加载SpringCloud 相关的配置类,比如BootStrap Application会提前加载配置中心相关配置类,优先加读取bootstrap配置文件等逻辑。

默认加载的配置如下:

SpringBoot上下文

SpringBoot创建的 Spring容器是最核心的容器,也是使用最多的Spring容器。
创建的对象会有3种类型,ServletReactive,和默认。
在SpringBoot2.x版本中的判断如下:

public class SpringApplication {
    //......
    protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
        Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
        if (contextClass == null) {
            try {
                switch (this.webApplicationType) {
                case SERVLET:
                    contextClass = Class.forName(DEFAULT_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);
    }
    //......
}

具体细节不多介绍了,创建流程可参考之前 SpringBoot启动流程源码分析文章。

微服务配置容器

上面 uml 图中提到了一个关键类:NamedContextFactory,从命名可以看出,这是一个工厂类:抽象容器工厂。同 hystrix 线程隔离原理一样,该工厂根据不同的服务名称,创建不同的容器。该容器有2个实现类,FeignContext 和 SpringClientFactory,分别用来加载对应的配置。

来看一下相关的核心代码:

public abstract class NamedContextFactory<C extends NamedContextFactory.Specification>
        implements DisposableBean, ApplicationContextAware {

    //Feign 和Ribbon 配置抽象接口
    public interface Specification {
        String getName();
        Class<?>[] getConfiguration();
    }

    //Application集合
    private Map<String, AnnotationConfigApplicationContext> contexts = new ConcurrentHashMap<>();


    protected AnnotationConfigApplicationContext getContext(String name) {
            //根据服务名称获取对应配置工厂,如果没有,则创建
            if (!this.contexts.containsKey(name)) {
                synchronized (this.contexts) {
                    if (!this.contexts.containsKey(name)) {
                        //创建并进行缓存
                        this.contexts.put(name, createContext(name));
                    }
                }
            }
            return this.contexts.get(name);
        }

    protected AnnotationConfigApplicationContext createContext(String name) {
        //创建一个 Spring 容器
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
        if (this.configurations.containsKey(name)) {
            for (Class<?> configuration : this.configurations.get(name)
                    .getConfiguration()) {
                //注入配置类
                context.register(configuration);
            }
        }
        //注入默认的Feign或Ribbon配置类
        for (Map.Entry<String, C> entry : this.configurations.entrySet()) {
            if (entry.getKey().startsWith("default.")) {
                for (Class<?> configuration : entry.getValue().getConfiguration()) {
                    context.register(configuration);
                }
            }
        }
        context.register(PropertyPlaceholderAutoConfiguration.class,
                this.defaultConfigType);
        context.getEnvironment().getPropertySources().addFirst(new MapPropertySource(
                this.propertySourceName,
                Collections.<String, Object> singletonMap(this.propertyName, name)));
        if (this.parent != null) {
            // Uses Environment from parent as well as beans
            //设置父类为 SpringBoot 创建的Spring 容器
            context.setParent(this.parent);
        }
        //启动容器
        context.refresh();
        return context;
    }
}

具体执行细节这里不做展开了,之前的文章《SpringCloud | SpringCloud Feign的前世今生【源码深入分析】》有详细介绍。

所以,具体Feign 和 Ribbon配置类会创建多少实例,和项目本身依赖发服务有关。如果依赖10个服务,那就是10个Feign配置容器+10个Ribbon配置容器+SpringBoot容器+BootStrap容器。

可以借助工具来看一下。如果项目引入了SpringBoot 监控模块Spring Boot Actuator,那在idea中可以看到已经创建的8个容器如下:

注意:由于Ribbon 默认会采用懒加载,也就是只有第一次请求的时候才会加载。所以idea这里不会显示 Ribbon 相关配置类容器,只显示项目启动流程中创建完成的 Spring 容器。 这也是微服务经常第一次调用超时的根本原因,因为创建并启动一个Spring容器需要一定的时间。

总结

本篇主要介绍了 SpringCloud 项目中创建的 Spring 容器:

首先 SpringBoot 项目启动,触发监听器,如果引入了SpringCloud 中的BootstrapApplicationListener,则开始初始化 SpringCloud 相关的上下文:Bootstrap ApplicationContext,将其设置为祖先容器,然后继续创建其子容器:SpringBoot ApplicationContext。

如果引入了 FeignClient,则会实例化一个容器工厂,以服务名称为key,value为Feign 和 Ribbon配置类容器,配置隔离,父容器则都为 SpringBoot ApplicationContext。

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