Spring MVC启动流程分析
本文是Spring MVC系列博客的第一篇，后续会汇总成贴子。
Spring MVC是Spring系列框架中使用频率最高的部分。不管是Spring Boot还是传统的Spring项目，只要是Web项目都会使用到Spring MVC部分。因此程序员一定要熟练掌握MVC部分。本篇博客就简要分析下Spring MVC的启动流程，帮助我们更好的理解这个框架。
为什么要写这篇博客
Spring的MVC框架已经出来很久了，网上介绍这部分的博客有很多很多，而且很多肯定比我自己写的好，那我还为什么要写这篇博客呢。一方面我觉得博客是对自己学习过程的一个记录，另一方面写博客的过程能加深自己对相关技术的理解，也方便以后自己回顾总结。
Spring MVC简介
什么是Spring MVC
要回答这个问题，我们先要说说MVC。MVC是一种设计模式，这种设计模式建议将一个请求由M（Module）、V（View）、C（controller）三个部分进行处理。请求先经过controller，controller调用其他服务层得到Module，最后将Module数据渲染成试图（View）返回客户端。Spring MVC是Spring生态圈的一个组件，一个遵守MVC设计模式的WEB MVC框架。这个框架可以和Spring无缝整合，上手简单，易于扩展。
解决什么问题
通常我们将一个J2EE项目项目分为WEB层、业务逻辑层和DAO层。Spring MVC解决的是WEB层的编码问题。Spring MVC作为一个框架，抽象了很多通用代码，简化了WEB层的编码，并且支持多种模板技术。我们不需要像以前那样：每个controller都对应编写一个Servlet，请求JSP页面返回给前台。
优缺点
用的比较多的MVC框架有Struts2和Spring MVC。两者之间的对比：
- 最大的一个区别就是Struts2完全脱离了Servlet容器，而SpringMVC是基于Servlet容器的；
- Spring MVC的核心控制器是Servlet，而Struts2是Filter；
- Spring MVC默认每个Controller是单列，而Struts2每次请求都会初始化一个Action;
- Spring MVC配置较简单，而Struts2的配置更多还是基于XML的配置。
总的来说，Spring MVC比较简单，学习成本低，和Spring能无缝集成。在企业中也得到越来越多的应用。所以个人比较建议在项目中使用Spring MVC。
启动流程分析
PS：本文的分析还是基于传统的Tomcat项目分析，因为这个是基础。现在非常流行的Spring Boot项目中的启动流程后续也会写文章分析。其实原理差不多...
要分析Spring MVC的启动过程，要从它的启动配置说起。一般会在Tomcat的 Web.xml中配置了一个ContextLoaderListener和一个DispatcherServlet。其实ContextLoaderListener是可以不配，这样的话Spring会将所有的bean放入DispatcherServlet初始化的上下文容器中管理。这边我们就拿常规的配置方式说明Spring MVC的启动过程。（PS：Spring Boot启动过程已经不使用Web.xml）
<!DOCTYPE web-app PUBLIC
"-//Sun Microsystems, Inc.//DTD Web Application 2.3//EN"
"http://java.sun.com/dtd/web-app_2_3.dtd" >
<!--一个web应用对应一个ServletContext实例，这个实例是应用部署启动后，servlet容器为应用创建的。
ServletContext实例包含了所有servlet共享的资源信息。通过提供一组方法给servlet使用，用来
和servlet容器通讯，比如获取文件的MIME类型、分发请求、记录日志等。
http://www.cnblogs.com/nantang/p/5919323.html -->
<web-app>
<display-name>Archetype Created Web Application</display-name>
<context-param>
<param-name>contextConfigLocation</param-name>
<param-value>classpath:beans.spring.xml</param-value>
</context-param>
<context-param>
<param-name>webAppRootKey</param-name>
<param-value>project.root.path</param-value>
</context-param>
<!-- 将项目的绝对路径放到系统变量中 -->
<listener>
<listener-class>org.springframework.web.util.WebAppRootListener</listener-class>
</listener>
<!--初始化Spring IOC容器，并将其放到servletContext的属性当中-->
<listener>
<listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
</listener>
<!-- 配置SPRINGMVC-->
<servlet>
<servlet-name>springmvc</servlet-name>
<servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
<init-param>
<param-name>contextConfigLocation</param-name>
<param-value>classpath:springmvc.spring.xml</param-value>
</init-param>
<load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>springmvc</servlet-name>
<!-- 这边不建议写成/* -->
<url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>
</web-app>
Tomcat启动的时候会依次加载web.xml中配置的Listener、Filter和Servlet。所以根据上面的配置，会首先加载ContextLoaderListener，这个类继承了ContextLoader，用来初始化Spring根上下文，并将其放入ServletContext中。下面就以这个为入口分析下代码。
Tomcat容器首先会调用调用ContextLoadListener的contextInitialized（）方法，这个方法又调用了父类ContextLoader的initWebApplicationContext()方法。下面是这个方法的源代码。
public WebApplicationContext initWebApplicationContext(ServletContext servletContext) {
//如果ServletContext中已经存在Spring容器则报错
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");
}
long startTime = System.currentTimeMillis();
try {
// Store context in local instance variable, to guarantee that
// it is available on ServletContext shutdown.
if (this.context == null) {
//这里创建了webApplicationContext，默认创建的是XmlWebApplicationContext
//如果想要自定义实现类，可以在web.xml的<context-param>中配置contextClass这个参数
//此时的Context还没进行配置，相当于只是个"空壳"
this.context = createWebApplicationContext(servletContext);
}
if (this.context instanceof ConfigurableWebApplicationContext) {
ConfigurableWebApplicationContext cwac = (ConfigurableWebApplicationContext) this.context;
if (!cwac.isActive()) {
// The context has not yet been refreshed -> provide services such as
// setting the parent context, setting the application context id, etc
if (cwac.getParent() == null) {
// The context instance was injected without an explicit parent ->
// determine parent for root web application context, if any.
ApplicationContext parent = loadParentContext(servletContext);
cwac.setParent(parent);
}
//读取Spring的配置文件，初始化父上下文环境
configureAndRefreshWebApplicationContext(cwac, servletContext);
}
}
//将根上下文存入ServletContext中。
servletContext.setAttribute(WebApplicationContext.ROOT_WEB_APPLICATION_CONTEXT_ATTRIBUTE, this.context);
ClassLoader ccl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
if (ccl == ContextLoader.class.getClassLoader()) {
currentContext = this.context;
}
else if (ccl != null) {
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;
}
}
至此，Spring的父（根）上下文已经初始化完毕，并且已经存在ServletContext中。
下面开始分析子上下文的初始化过程。这个过程通过Spring MVC的核心Servlet完成，所以我们也有必要讲下Servlet的生命周期。请求过来，判断Servlet有没创建，没有实例化并调用init方法，后面再调用service方法。我们在配置DispatcherServlet的时候，将其设置为启动时创建实例，所以Tomcat在启动的时候就会创建Spring的子上下文。
下面是DispatcherServlet的继承结构。
GenericServlet (javax.servlet)
HttpServlet (javax.servlet.http)
HttpServletBean (org.springframework.web.servlet)
FrameworkServlet (org.springframework.web.servlet)
DispatcherServlet (org.springframework.web.servlet)
DispatcherServlet继承了FrameworkServlet,FrameworkServlet又继承了HttpServletBean，HttpServletBean又继承HttpServlet并且重写了init方法，所以创建子上下文时的入口就在这个init方法。
//HttpServletBean的init是入口方法
@Override
public final void init() throws ServletException {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Initializing servlet '" + getServletName() + "'");
}
// Set bean properties from init parameters.
try {
//读取Servlet配置的init-param，创建DispatcherServlet实例
PropertyValues pvs = new ServletConfigPropertyValues(getServletConfig(), this.requiredProperties);
BeanWrapper bw = PropertyAccessorFactory.forBeanPropertyAccess(this);
ResourceLoader resourceLoader = new ServletContextResourceLoader(getServletContext());
bw.registerCustomEditor(Resource.class, new ResourceEditor(resourceLoader, getEnvironment()));
initBeanWrapper(bw);
bw.setPropertyValues(pvs, true);
}
catch (BeansException ex) {
if (logger.isErrorEnabled()) {
logger.error("Failed to set bean properties on servlet '" + getServletName() + "'", ex);
}
throw ex;
}
// HttpServletBean的这个方法中没有做任何事情，子类FrameWorkServlet这个类的initServletBean（）方法重写了
// 这个类，所以后续工作会在这个方法中执行。
initServletBean();
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Servlet '" + getServletName() + "' configured successfully");
}
}
下面是FrameWorkServlet这个类的initServletBean（）方法
//FrameWorkServlet.initServletBean()
protected final void initServletBean() throws ServletException {
getServletContext().log("Initializing Spring FrameworkServlet '" + getServletName() + "'");
if (this.logger.isInfoEnabled()) {
this.logger.info("FrameworkServlet '" + getServletName() + "': initialization started");
}
long startTime = System.currentTimeMillis();
try {
//这里是重点，初始化子Spring上下文
this.webApplicationContext = initWebApplicationContext();
initFrameworkServlet();
}
catch (ServletException ex) {
this.logger.error("Context initialization failed", ex);
throw ex;
}
catch (RuntimeException ex) {
this.logger.error("Context initialization failed", ex);
throw ex;
}
if (this.logger.isInfoEnabled()) {
long elapsedTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
this.logger.info("FrameworkServlet '" + getServletName() + "': initialization completed in " +
elapsedTime + " ms");
}
}
下面是initWebApplicationContext（）方法的具体代码
protected WebApplicationContext initWebApplicationContext() {
WebApplicationContext rootContext =
WebApplicationContextUtils.getWebApplicationContext(getServletContext());
WebApplicationContext wac = null;
if (this.webApplicationContext != null) {
// A context instance was injected at construction time -> use it
wac = this.webApplicationContext;
if (wac instanceof ConfigurableWebApplicationContext) {
ConfigurableWebApplicationContext cwac = (ConfigurableWebApplicationContext) wac;
if (!cwac.isActive()) {
// The context has not yet been refreshed -> provide services such as
// setting the parent context, setting the application context id, etc
if (cwac.getParent() == null) {
// The context instance was injected without an explicit parent -> set
// the root application context (if any; may be null) as the parent
cwac.setParent(rootContext);
}
configureAndRefreshWebApplicationContext(cwac);
}
}
}
if (wac == null) {
// No context instance was injected at construction time -> see if one
// has been registered in the servlet context. If one exists, it is assumed
// that the parent context (if any) has already been set and that the
// user has performed any initialization such as setting the context id
wac = findWebApplicationContext();
}
if (wac == null) {
// No context instance is defined for this servlet -> create a local one
// 这边是重点，创建Spring子上下文，并将设置其父类上下文
wac = createWebApplicationContext(rootContext);
}
if (!this.refreshEventReceived) {
// Either the context is not a ConfigurableApplicationContext with refresh
// support or the context injected at construction time had already been
// refreshed -> trigger initial onRefresh manually here.
onRefresh(wac);
}
if (this.publishContext) {
// 将Spring子上下文存入ServletContext
String attrName = getServletContextAttributeName();
getServletContext().setAttribute(attrName, wac);
if (this.logger.isDebugEnabled()) {
this.logger.debug("Published WebApplicationContext of servlet '" + getServletName() +
"' as ServletContext attribute with name [" + attrName + "]");
}
}
return wac;
}
最后看下DispatcherServlet中的onRefresh()方法，这个方法初始化了很多策略：
protected void initStrategies(ApplicationContext context) {
initMultipartResolver(context);
initLocaleResolver(context);
initThemeResolver(context);
initHandlerMappings(context);
initHandlerAdapters(context);
initHandlerExceptionResolvers(context);
initRequestToViewNameTranslator(context);
initViewResolvers(context);
initFlashMapManager(context);
}
到此为止，SpringMVC的启动过程结束了。这边做下SpringMVC初始化总结（不是很详细）
- HttpServletBean的主要做一些初始化工作，将我们在web.xml中配置的参数书设置到Servlet中；
- FrameworkServlet主要作用是初始化Spring子上下文，设置其父上下文，并将其和ServletContext关联；
- DispatcherServlet：初始化各个功能的实现类。比如异常处理、视图处理、请求映射处理等。
简单总结
传统的Spring MVC项目启动流程如下：
- 如果在web.xml中配置了org.springframework.web.context.ContextLoaderListener，那么Tomcat在启动的时候会先加载父容器，并将其放到ServletContext中；
- 然后会加载DispatcherServlet（这块流程建议从init方法一步步往下看，流程还是很清晰的），因为DispatcherServlet实质是一个Servlet，所以会先执行它的init方法。这个init方法在HttpServletBean这个类中实现，其主要工作是做一些初始化工作，将我们在web.xml中配置的参数书设置到Servlet中，然后再触发FrameworkServlet的initServletBean()方法；
- FrameworkServlet主要作用是初始化Spring子上下文，设置其父上下文，并将其放入ServletContext中；
- FrameworkServlet在调用initServletBean()的过程中同时会触发DispatcherServlet的onRefresh()方法，这个方法会初始化Spring MVC的各个功能组件。比如异常处理器、视图处理器、请求映射处理等。（注意这个onRefresh方法，这个方法做了很多事情，建议仔细看下）
博客参考
人生的主旋律其实是苦难，快乐才是稀缺资源。在困难中寻找快乐，才显得珍贵~
