[Spring Boot 시작과정] 1. SpringApplication 생성과 자동 감지

Spring Boot 애플리케이션을 개발할 때 우리가 가장 먼저 마주하는 코드는 @SpringBootApplication 어노테이션이 붙은 클래스와 그 안의 main 메서드일 것이다.

@SpringBootApplication
public class MyApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
    }
}

@SpringBootApplication
public class MyApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
    }
}

Java

몇 줄 안되는 매우 간단한 코드지만 SpringApplication.run() 호출 뒤에는 수십 개의 클래스가 협력하여 복잡한 초기화 과정을 수행한다. Spring Boot는 이러한 복잡성을 숨기고 개발자에게 단순한 인터페이스를 제공하지만 내부 동작을 이해 하면 더 효과적으로 Spring Boot를 활용할 수 있다. 이번 포스팅에서는 SpringApplication 객체가 생성될 때 내부적으로 어떤 동작들이 이루어지는지 정리해 보고자 한다.

SpringApplication의 역할

SpringApplication 클래스는 Spring Boot 애플리케이션의 부트스트래핑을 담당하는 핵심 클래스다. 이 클래스는 단순히 애플리케이션을 시작하는 것을 넘어서 적절한 ApplicationContext를 생성하고 환경을 구성하고 다양한 리스너들을 관리하는 역할을 수행한다.

SpringApplication 인스턴스가 생성될 때 수행되는 초기화 작업을 살펴보자.
SpringApplication.run(MyApplication.class, args); 코드가 실행되면 내부적으로 다음과 같은 흐름으로 코드가 실행된다.

public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource, String... args) {
	return run(new Class<?>[] { primarySource }, args);
}
	
public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {
	return new SpringApplication(primarySources).run(args);
}

// SpringApplication.run() 실행시 호출되는 생성자
public SpringApplication(Class<?>... primarySources) {
	this(null, primarySources);
}

// SpringApplication.run() 실행시 최종적으로 호출되는 생성자
@SuppressWarnings({ "unchecked", "rawtypes" })
public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
  // resourceLoader 인스턴스 설정
	this.resourceLoader = resourceLoader;
	Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
	// 메인 클래스 설정
	this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
	// classPath를 통한 WebApplicationType 자동 감지
	this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
	// BootstrapRegistryInitializer 클래스 로딩
	this.bootstrapRegistryInitializers = new ArrayList<>(
			getSpringFactoriesInstances(BootstrapRegistryInitializer.class));
	// ApplicationContextInitializer 클래스 로딩
	setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
	// ApplicationListener 클래스 로딩
	setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
	this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}

public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource, String... args) {
	return run(new Class<?>[] { primarySource }, args);
}
	
public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {
	return new SpringApplication(primarySources).run(args);
}

// SpringApplication.run() 실행시 호출되는 생성자
public SpringApplication(Class<?>... primarySources) {
	this(null, primarySources);
}

// SpringApplication.run() 실행시 최종적으로 호출되는 생성자
@SuppressWarnings({ "unchecked", "rawtypes" })
public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {
  // resourceLoader 인스턴스 설정
	this.resourceLoader = resourceLoader;
	Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
	// 메인 클래스 설정
	this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));
	// classPath를 통한 WebApplicationType 자동 감지
	this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
	// BootstrapRegistryInitializer 클래스 로딩
	this.bootstrapRegistryInitializers = new ArrayList<>(
			getSpringFactoriesInstances(BootstrapRegistryInitializer.class));
	// ApplicationContextInitializer 클래스 로딩
	setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
	// ApplicationListener 클래스 로딩
	setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
	this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}

Java

SpringApplication.run() 메서드가 호출되면 내부적으로 new SpringApplication(..)을 통해서 객체가 생성된다.
이 때 생성자에서는 다음과 같은 핵심 초기화 작업을 수행한다.

ResourceLoader및 기본 소스 설정
- 애플리케이션이 사용할 리소스를 읽어올 로더를 설정하고 @SpringBootApplication이 선언된 메인 클래스를 저장하여 이 후 빈 스캐닝의 기점으로 삼는다.
- 기본적으로 SpringApplication.run(…)을 호출한 경우에는 ResourceLoader는 null이 전달된다. 후에 내부적으로 DefaultResourceLoader를 생성하여 사용한다.
WebApplicationType 자동 감지
- Spring Boot의 가장 큰 장점은 자동 설정이다. 개발자가 별도의 설정을 하지 않아도 Spring Boot는 sspath를 분석해 현재 애플리케이션의 타입을 결정한다.
  - SERVLET: DispatcherServlet 클래스가 클래스패스에 있다면 일반적인 Spring MVC 웹 앱으로 구동한다.
  - REACTIVE: DispatcherHandler가 있고 서블릿 라이브러리가 없다면 WebFlux 기반의 리액티브 앱으로 구동한다.
  - NONE: 위 클래스들이 없다면 웹 서버가 필요없는 일반 자바 애플리케이션으로 구동된다.
초기화 관련 컴포넌트 로드
- BootstrapRegistryInitializer
  - META-INF/spring.factories 에서 BootstrapRegistryInitializer 타입의 구현체들을 찾아서 로딩한다. 해당 구현체들은 부트스트랩 레지스트리 초기화를 위한 컴포넌트들이다.
- ApplicationContextInitializer
  - META-INF/spring.factories 에서 ApplicationContextInitializer 타입의 구현체들을 찾아서 로딩한다. 해당 구현체들은 ApplicationContext 초기화를 위한 컴포넌트들을 로드한다.
- ApplicationListener
  - META-INF/spring.factories 에서 ApplicationListener 타입의 구현체들을 찾아서 로딩한다. 해당 구현체들은 애플리케이션 이벤트를 수신할 리스너 역할을 한다.

다음은 spring boot 3.2.1 버전의 spring-boot-auto-configure의 spring.factories 파일의 일부다.

# ApplicationContext Initializers
org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,\
org.springframework.boot.autoconfigure.logging.ConditionEvaluationReportLoggingListener

# Application Listeners
org.springframework.context.ApplicationListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.BackgroundPreinitializer

# ApplicationContext Initializers
org.springframework.context.ApplicationContextInitializer=\
org.springframework.boot.autoconfigure.SharedMetadataReaderFactoryContextInitializer,\
org.springframework.boot.autoconfigure.logging.ConditionEvaluationReportLoggingListener

# Application Listeners
org.springframework.context.ApplicationListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.BackgroundPreinitializer

Java

WebApplicationType 자동 감지 메카니즘 덕분에 spring-boot-starter-web 의존성만 추가해도 자동으로 내장된 톰캣을 통해 웹 서버가 실행된다.
META-INF/spring.factories 파일은 애플리케이션 의존성 라이브러리에 있는 파일을 찾는다.

WebApplicationType 자동 감지

앞서 언급했듯이 Spring Boot는 클래스패스에 존재하는 클래스들을 분석하여 애플리케이션 타입을 자동으로 결정한다.
자동 감지를 수행하는 코드를 살펴보자.

// WebApplicationType 클래스 내부의 상수들
// Servlet 기반 웹 애플리케이션임을 판별하기 위한 최소 조건
// 둘 중에 하나라도 없으면 SERVLET 웹이 아님
private static final String[] SERVLET_INDICATOR_CLASSES = {
    "javax.servlet.Servlet",
    "org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext"
};

// Spring MVC(WebMVC) 존재 여부 판별 클래스
private static final String WEBMVC_INDICATOR_CLASS =
    "org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet";

// Spring WebFlux(리액티브 웹) 존재 여부
private static final String WEBFLUX_INDICATOR_CLASS =
    "org.springframework.web.reactive.DispatcherHandler";

// Jersey(JAX-RS) 기반 Servlet 존재 여부
private static final String JERSEY_INDICATOR_CLASS =
    "org.glassfish.jersey.servlet.ServletContainer";

static WebApplicationType deduceFromClasspath() {
    // Reactive 판별, WebFlux 단독인 경우에만 REACTIVE
    // WebFlux는 Servlet 기반과 동시에 존재할 수 있음 (기본은 Servlet)
    if (ClassUtils.isPresent(WEBFLUX_INDICATOR_CLASS, null)
        && !ClassUtils.isPresent(WEBMVC_INDICATOR_CLASS, null)
        && !ClassUtils.isPresent(JERSEY_INDICATOR_CLASS, null)) {
        return WebApplicationType.REACTIVE;
    }
    for (String className : SERVLET_INDICATOR_CLASSES) {
        if (!ClassUtils.isPresent(className, null)) {
            return WebApplicationType.NONE;
        }
    }
    return WebApplicationType.SERVLET;
}

// WebApplicationType 클래스 내부의 상수들
// Servlet 기반 웹 애플리케이션임을 판별하기 위한 최소 조건
// 둘 중에 하나라도 없으면 SERVLET 웹이 아님
private static final String[] SERVLET_INDICATOR_CLASSES = {
    "javax.servlet.Servlet",
    "org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext"
};

// Spring MVC(WebMVC) 존재 여부 판별 클래스
private static final String WEBMVC_INDICATOR_CLASS =
    "org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet";

// Spring WebFlux(리액티브 웹) 존재 여부
private static final String WEBFLUX_INDICATOR_CLASS =
    "org.springframework.web.reactive.DispatcherHandler";

// Jersey(JAX-RS) 기반 Servlet 존재 여부
private static final String JERSEY_INDICATOR_CLASS =
    "org.glassfish.jersey.servlet.ServletContainer";

static WebApplicationType deduceFromClasspath() {
    // Reactive 판별, WebFlux 단독인 경우에만 REACTIVE
    // WebFlux는 Servlet 기반과 동시에 존재할 수 있음 (기본은 Servlet)
    if (ClassUtils.isPresent(WEBFLUX_INDICATOR_CLASS, null)
        && !ClassUtils.isPresent(WEBMVC_INDICATOR_CLASS, null)
        && !ClassUtils.isPresent(JERSEY_INDICATOR_CLASS, null)) {
        return WebApplicationType.REACTIVE;
    }
    for (String className : SERVLET_INDICATOR_CLASSES) {
        if (!ClassUtils.isPresent(className, null)) {
            return WebApplicationType.NONE;
        }
    }
    return WebApplicationType.SERVLET;
}

Java

위 코드는 클래스패스에 어떤 웹 기술이 존재하는지로 타입을 판단한다.
WebFlux(리액티브웹)의 경우 Servlet과 동시에 존재할 수 있는데 동시에 존재하는 경우 타입은 SERVLET가 된다.

SERVLET: 전통적인 서블릿 기반 웹 애플리케이션
- spring-boot-starter-web 의존성이 있을 때
- DispatcherServlet 기반
REACTIVE: 리액티브 웹 애플리케이션
- spring-boot-starter-webflux 의존성이 있을 때
- Spring WebFlux 기반
NONE: 웹이 아닌 일반 애플리케이션
- 웹 관련 의존성이 없을 때
- 배치 애플리케이션, CLI 애플리케이션 등

ApplicationContextInitializer와 ApplicationListener 등록

Spring Boot는 META-INF/spring.factories 파일을 통해 다양한 초기화 컴포넌트들을 자동으로 등록한다.

private <T> List<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type) {
    return getSpringFactoriesInstances(type, null);
}

private <T> List<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, ArgumentResolver argumentResolver) {
    return SpringFactoriesLoader.forDefaultResourceLocation(getClassLoader()).load(type, argumentResolver);
}

private <T> List<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type) {
    return getSpringFactoriesInstances(type, null);
}

private <T> List<T> getSpringFactoriesInstances(Class<T> type, ArgumentResolver argumentResolver) {
    return SpringFactoriesLoader.forDefaultResourceLocation(getClassLoader()).load(type, argumentResolver);
}

Java

Spring Boot 3.X의 SpringFactoriesLoader 변화

Spring Boot 3.X에서는 SpringFactoriesLoader의 사용 방식이 개선되었다.

기존 방식(2.X): SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames() + 수동 인스턴스 생성
새로운 방식(3.X): SpringFactoriesLoader.forDefaultResourceLocation().load() 직접 호출

주요 개선 사항

fluent API 스타일: forDefaultResourceLocation(classLoader).load(type, argumentResolver) 형태로 메서드 체이닝을 사용한다.
ArgumentResolver 지원: 생성자 파라미터 해결을 위한 ArgumentResolver 추가 지원한다.
타입 안정성 강화: 제네릭을 통한 컴파일 타임 타입 체크
성능 최적화: 내부적으로 캐싱과 인스턴스 생성 과정이 최적화 되었다.

ApplicationContextInitializer의 역할

ApplicationContext가 refresh 되기 전에 추가적인 초기화 작업 수행
PropertySource 추가, 프로파일 활성화, Bean 정의 후처리 등
예: ConfigurationWarningsApplicationContextInitializer, ContextIdApplicationContextInitializer

ApplicationListener의 역할

애플리케이션 시작 과정의 다양한 이벤트를 수신하여 로깅, 모니터링, 커스텀 초기화 로직 실행
예: LoggingApplicationListener, BackgroundPreinitializer, DelegatingApplicationListener

BootstrapRegistryInitializer의 역할

ApplicationContext 생성 이전 단계에서 필요한 서비스들을 BootstrapRegistry에 등록
초기 설정이나 외부 시스템 연결등 부트스트랩 단계에서 필요한 작업 수행

SpringApplication 주요 public 메서드

SpringApplication.run() 정적 메서드 호출로 기본적인 셋팅을 할 수 있지만 SpringApplication 인스턴스를 직접 생성하여 다양한 public 메서드를 통해 구동 환경을 세밀하게 조정할 수 있다.

메서드	설명	디폴트
setWebApplicationType	Classpath 기반의 자동 감지 대신 애플리케이션 타입을 강제로 지정한다. (SERVLET, REACTIVE, NONE)	자동감지
setBannerMode	시작시 출력되는 배너의 형태를 설정한다. (CONSOLE, LOG, OFF)	CONSOLE
setAdditionalProfiles	코드 레벨에서 활성화할 프로파일을 추가한다.	없음
setLazyInitialization	빈(Bean)들을 필요한 시점에 생성하도록 지연 초기화 여부를 설정한다.	false
addListeners	특정 구동 단계에서 동작할 커스텀 리스너를 추가한다.
run(String… args)	설정을 마친 후 실제 애플리케이션을 구동하는 핵심 메서드다.
setRegisterShutdownHook	JVM 종료시 Spring 컨텍스트가 안전하게 닫히도록 셧다운 훅을 자동으로 등록한다.	true
setLogStartupInfo	시작시 메인클래스 이름, 프로파일 정보, 구동 시간등을 로그로 출력한다.	true
setHeadless	서버 환경을 고려하여 java.awt.headless 프로퍼티를 true로 자동 설정한다.	true
addInitializers(…)	ApplicationContextInitializer를 직접 추가 한다. Custom하게 작성한 ApplicaltionContextInitializer를 손쉽게 추가할 수 있다.

WebApplicationType 직접 지정이 필요한 경우
대부분은 자동감지를 통해서 사용하겠지만 경우에 따라서 직접 지정이 필요한 경우가 있다.
1. 라이브러리 충돌 상황: 프로젝트에 spring-boot-starter-web과 spring-boot-starter-webflux가 동시에 포함되어 있는 경우 Spring Boot는 기본적으로 SERVLET 타입을 우선하지만 WebFlux로 돌리고 싶다면 직접 지정해야 한다.
2. 웹 환경 제외(Test/Batch): 웹 관련 라이브러리는 포함되어 있지만 특정 실행 환경(예: 데이터 마이그레이션 툴, 로컬 배치 작업)에서는 서버를 띄우고 싶지 않을 때 WebApplicationType.NONE으로 강제할 수 있다.
3. 하이브리드 구성: 하나의 프로세스 내에서 웹 서버를 띄우는 컨텍스트와 백그라운드 작업을 수행하는 비웹(NONE) 컨텍스트를 부모-자식 관계로 묶어서 실행하는 특수한 대규모 애플리케이션 구성시 사용한다.

사용법은 다음과 같다.

@SpringBootApplication
public class AdvancedConfigApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication app = new SpringApplication(AdvancedConfigApplication.class);

        // 셧다운 훅 활성화 (기본값이 true이지만 명시적으로 제어 가능)
        // 컨텍스트 종료 시 리소스 정리를 보장한다.
        app.setRegisterShutdownHook(true);

        // 시작 정보 로그 출력 비활성화
        // 시작 시간이나 프로파일 정보가 로그에 남지 않도록 한다.
        app.setLogStartupInfo(false);

        // 3. 헤드리스 모드 비활성화
        // 만약 서버에서 GUI 관련 라이브러리(그래프 생성 등)를 직접 사용해야 한다면 false로 설정한다.
        app.setHeadless(false);
        
        // 웹 환경이 필요 없는 배치성 애플리케이션일 경우 강제 지정
        app.setWebApplicationType(WebApplicationType.NONE);
        
        // 배너를 끄고 로그로만 확인하고 싶을 때
        app.setBannerMode(Banner.Mode.OFF);
        
        // 특정 프로파일(예: 'performance')을 프로그래밍 방식으로 추가
        app.setAdditionalProfiles("performance");
        
        // 시작 시간 단축을 위해 지연 초기화(Lazy Initialization) 활성화
        app.setLazyInitialization(true);

        // 수동으로 초기화 객체 추가
        // ApplicationContext가 refresh되기 전에 특정 설정을 주입합니다.
        // app.addInitializers(new MyCustomInitializer());

        // 애플리케이션 이름 설정 (Spring Boot 3.x 가시성 향상)
        // 로그나 메트릭에서 식별자로 사용됩니다.
        // app.setMainApplicationClass(AdvancedConfigApplication.class);

        app.run(args);
    }
}

@SpringBootApplication
public class AdvancedConfigApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication app = new SpringApplication(AdvancedConfigApplication.class);

        // 셧다운 훅 활성화 (기본값이 true이지만 명시적으로 제어 가능)
        // 컨텍스트 종료 시 리소스 정리를 보장한다.
        app.setRegisterShutdownHook(true);

        // 시작 정보 로그 출력 비활성화
        // 시작 시간이나 프로파일 정보가 로그에 남지 않도록 한다.
        app.setLogStartupInfo(false);

        // 3. 헤드리스 모드 비활성화
        // 만약 서버에서 GUI 관련 라이브러리(그래프 생성 등)를 직접 사용해야 한다면 false로 설정한다.
        app.setHeadless(false);
        
        // 웹 환경이 필요 없는 배치성 애플리케이션일 경우 강제 지정
        app.setWebApplicationType(WebApplicationType.NONE);
        
        // 배너를 끄고 로그로만 확인하고 싶을 때
        app.setBannerMode(Banner.Mode.OFF);
        
        // 특정 프로파일(예: 'performance')을 프로그래밍 방식으로 추가
        app.setAdditionalProfiles("performance");
        
        // 시작 시간 단축을 위해 지연 초기화(Lazy Initialization) 활성화
        app.setLazyInitialization(true);

        // 수동으로 초기화 객체 추가
        // ApplicationContext가 refresh되기 전에 특정 설정을 주입합니다.
        // app.addInitializers(new MyCustomInitializer());

        // 애플리케이션 이름 설정 (Spring Boot 3.x 가시성 향상)
        // 로그나 메트릭에서 식별자로 사용됩니다.
        // app.setMainApplicationClass(AdvancedConfigApplication.class);

        app.run(args);
    }
}

Java

지금까지 SpringApplication 인스턴스가 생성될 때의 동작과 WebApplicationType 자동감지가 어떻게 이루어지는지 살펴봤다.

클래스패스 기반의 WebApplicationType 자동 감지
모든 의존성 라이브러리의 META-INF/spring.factories 로부터 애플리케이션 구동을 위한 초기화 클래스들을 로딩한다.
- BootstrapRegistryInitializer 타입 클래스 로딩
- ApplicationContextInitializer 타입 클래스 로딩
- ApplicationListener 타입 클래스 로딩

다음 포스팅에서는 SpringApplication 인스턴스의 run() 메서드 동작을 정리해보도록 하겠다.

다음에 보면 좋은 포스팅
Spring Boot – Application Bootstraping을 위한 13단계