Spring Boot 生命周期與核心擴展點全解析（含實操案例）

在Spring Boot開發中，理解應用的生命周期是實現優雅啟動、資源管理與故障處理的關鍵。不同于傳統Spring框架需要繁瑣的XML配置，Spring Boot通過自動配置簡化了開發流程，但其生命周期的底層邏輯仍延續并增強了Spring的核心機制。本文將從“生命周期階段劃分”“核心擴展點原理”“實操案例”三個維度，帶大家徹底掌握Spring Boot的生命周期管理。

一、Spring Boot 生命周期核心階段

Spring Boot應用的生命周期本質是“容器啟動→Bean創建→應用運行→容器關閉”的完整流程，可細分為4個核心階段，每個階段都對應著特定的底層操作與擴展機會。

1. 啟動準備階段（Startup Preparation）

此階段為應用啟動做基礎配置，核心是初始化“環境”與“監聽器”，具體流程如下：

執行SpringApplication.run()方法，首先創建SpringApplication實例；
初始化ApplicationContextInitializer（應用上下文初始化器）和ApplicationListener（應用監聽器），從類路徑下的META-INF/spring.factories中加載自動配置類；
準備Environment（環境對象），包含系統屬性、環境變量、配置文件（application.yml/properties）等信息，并完成配置文件的解析與綁定。

關鍵特征：此時ApplicationContext（應用上下文）尚未創建，僅完成基礎環境搭建，適合做全局配置的預處理。

2. 容器初始化階段（Container Initialization）

此階段是Spring Boot的核心，負責創建ApplicationContext（應用上下文）并初始化Bean，流程可拆解為：

創建ApplicationContext實例（如AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，根據Web類型自動選擇）；
調用ApplicationContextInitializer的initialize()方法，對應用上下文進行預處理（如添加自定義BeanDefinition）；
注冊ApplicationListener到應用上下文，監聽后續的生命周期事件；
加載BeanDefinition：掃描指定包下的@Component、@Service等注解類，解析自動配置類（@EnableAutoConfiguration）中的Bean；
刷新應用上下文（refresh()方法）：這是Spring的核心方法，包含Bean的實例化、屬性注入（DI）、初始化方法執行等關鍵步驟。

關鍵特征：Bean的創建與依賴注入在此階段完成，是擴展點最集中的階段。

3. 應用運行階段（Application Running）

容器初始化完成后，應用進入穩定運行階段：

對于Web應用（如Spring MVC、Spring WebFlux），會啟動嵌入式服務器（Tomcat、Jetty等），監聽指定端口接收請求；
應用上下文處于“活躍”狀態，Bean可正常提供服務（如處理HTTP請求、執行定時任務等）；
此階段可通過監聽器或自定義組件監控應用狀態（如健康檢查、指標收集）。

關鍵特征：應用對外提供服務，生命周期相對穩定，擴展點主要集中在狀態監控與事件響應。

4. 容器關閉階段（Container Shutdown）

當應用收到關閉信號（如Ctrl+C、kill命令、容器編排平臺的停止指令）時，進入關閉階段：

發布ContextClosedEvent事件，觸發相關監聽器的回調；
調用單例Bean的destroy()方法（或@PreDestroy注解方法），釋放資源（如關閉數據庫連接池、斷開消息隊列、銷毀線程池等）；
關閉嵌入式服務器，停止接收新請求，并處理剩余的請求（優雅關閉）；
銷毀應用上下文，釋放所有Bean資源。

關鍵特征：核心是“優雅釋放資源”，避免內存泄漏或數據不一致，是保障應用穩定性的重要階段。

二、Spring Boot 核心擴展點解析（附實操）

Spring Boot在生命周期的各個階段提供了豐富的擴展點，允許開發者在不修改框架源碼的情況下，自定義流程邏輯。以下是常用擴展點的原理與實操案例，所有案例基于Spring Boot 2.7.x版本。

1. 啟動準備階段擴展：ApplicationContextInitializer

作用

在應用上下文（ApplicationContext）創建前，對其進行預處理（如添加自定義配置、注冊BeanDefinition等），常用于框架級別的初始化。

實現步驟

實現ApplicationContextInitializer接口，重寫initialize()方法；
注冊擴展類：通過SpringApplication.addInitializers()或META-INF/spring.factories配置；
觸發時機：在ApplicationContext創建后、刷新前執行。

實操案例：添加自定義系統屬性

// 1. 實現擴展類
public class CustomContextInitializer implements ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext> {@Overridepublic void initialize(ConfigurableApplicationContext applicationContext) {// 往環境中添加自定義屬性ConfigurableEnvironment environment = applicationContext.getEnvironment();Map<String, Object> customProps = new HashMap<>();customProps.put("app.custom.version", "v1.0.0");customProps.put("app.custom.env", "dev");// 將自定義屬性添加到環境中（優先級低于配置文件）environment.getPropertySources().addLast(new MapPropertySource("customPropertySource", customProps));System.out.println("ApplicationContextInitializer：已添加自定義系統屬性");}
}// 2. 注冊擴展類（兩種方式任選其一）
// 方式1：在啟動類中手動注冊
@SpringBootApplication
public class LifecycleDemoApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication application = new SpringApplication(LifecycleDemoApplication.class);// 添加自定義Initializerapplication.addInitializers(new CustomContextInitializer());application.run(args);}
}// 方式2：通過META-INF/spring.factories配置（推薦，解耦）
// 在resources下創建META-INF/spring.factories，添加如下內容：
org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
com.example.lifecycle.extension.CustomContextInitializer

驗證

啟動應用后，可通過@Value注入自定義屬性，或在Environment中獲取：

@RestController
public class TestController {@Value("${app.custom.version}")private String appVersion;@GetMapping("/version")public String getVersion() {return "應用版本：" + appVersion; // 輸出：應用版本：v1.0.0}
}

2. 容器初始化階段擴展：Bean初始化相關擴展

此階段的擴展點主要圍繞Bean的創建與初始化，常用的有@PostConstruct、InitializingBean、BeanPostProcessor。

（1）@PostConstruct：Bean初始化方法注解

作用

在Bean的屬性注入完成后，執行自定義初始化邏輯（如初始化緩存、加載配置），是最常用的Bean初始化方式。

原理

由JSR-250規范定義，Spring通過CommonAnnotationBeanPostProcessor解析該注解，在Bean的afterPropertiesSet()方法前執行。

實操案例

@Component
public class UserService {// 模擬屬性注入@Autowiredprivate UserDao userDao;// 初始化方法：在屬性注入后執行@PostConstructpublic void init() {System.out.println("UserService：@PostConstruct初始化，加載用戶緩存");// 模擬初始化邏輯userDao.loadCache();}
}

（2）InitializingBean：Bean初始化接口

作用

與@PostConstruct類似，通過實現接口方法定義Bean的初始化邏輯，優先級低于@PostConstruct（@PostConstruct先執行）。

實操案例

@Component
public class OrderService implements InitializingBean {@Autowiredprivate OrderDao orderDao;@Overridepublic void afterPropertiesSet() throws Exception {System.out.println("OrderService：InitializingBean初始化，初始化訂單隊列");// 模擬初始化邏輯orderDao.initQueue();}
}

執行順序驗證

若一個Bean同時使用@PostConstruct和InitializingBean：

@Component
public class ProductService implements InitializingBean {@PostConstructpublic void postConstructInit() {System.out.println("ProductService：@PostConstruct執行");}@Overridepublic void afterPropertiesSet() throws Exception {System.out.println("ProductService：InitializingBean執行");}
}
// 啟動后輸出順序：
// ProductService：@PostConstruct執行
// ProductService：InitializingBean執行

（3）BeanPostProcessor：Bean后置處理器

作用

在所有Bean的初始化前后執行自定義邏輯，可對Bean進行增強（如AOP代理、屬性修改），是Spring AOP、事務管理等功能的底層基礎。

原理

postProcessBeforeInitialization()：在Bean的初始化方法（@PostConstruct、afterPropertiesSet()）執行前調用；
postProcessAfterInitialization()：在Bean的初始化方法執行后調用。

實操案例：給所有Bean添加自定義標記

// 實現BeanPostProcessor接口
@Component
public class CustomBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {// Bean初始化前執行@Overridepublic Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {// 給所有以"Service"結尾的Bean添加標記if (beanName.endsWith("Service")) {System.out.println("BeanPostProcessor（前）：" + beanName + "，準備初始化");}return bean; // 必須返回Bean對象，否則Bean會丟失}// Bean初始化后執行@Overridepublic Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {if (beanName.endsWith("Service")) {System.out.println("BeanPostProcessor（后）：" + beanName + "，初始化完成");}return bean;}
}

執行效果

啟動應用后，控制臺會輸出：

BeanPostProcessor（前）：userService，準備初始化
UserService：@PostConstruct初始化，加載用戶緩存
BeanPostProcessor（后）：userService，初始化完成
BeanPostProcessor（前）：orderService，準備初始化
OrderService：InitializingBean初始化，初始化訂單隊列
BeanPostProcessor（后）：orderService，初始化完成

3. 應用運行/關閉階段擴展：ApplicationListener

作用

監聽Spring Boot生命周期中的事件（如啟動完成、關閉事件），在特定事件觸發時執行自定義邏輯（如啟動后打印日志、關閉前釋放資源）。

核心事件（按生命周期順序）

事件名稱	觸發時機	作用場景
`ApplicationStartingEvent`	應用啟動開始（`run()`方法剛執行）	初始化日志、注冊監聽器
`ApplicationEnvironmentPreparedEvent`	環境（Environment）準備完成	修改配置、添加環境變量
`ApplicationContextInitializedEvent`	應用上下文創建并初始化完成	預處理應用上下文
`ApplicationReadyEvent`	應用啟動完成，可對外提供服務	打印啟動成功日志、發送告警通知
`ContextClosedEvent`	應用上下文關閉前	釋放資源、關閉連接池

實操案例1：監聽啟動完成事件

// 方式1：實現ApplicationListener接口
@Component
public class StartupCompleteListener implements ApplicationListener<ApplicationReadyEvent> {@Overridepublic void onApplicationEvent(ApplicationReadyEvent event) {// 獲取應用上下文與環境信息ConfigurableApplicationContext context = event.getApplicationContext();</