文章目錄

• Pre
• 引導
• • 新建工程 打包 啟動
  • java -jar 干啥的
• 打包插件
• • spring-boot-maven-plugin簡介
  • 包結構
  • META-INF內容
  • Archive的概念
  • JarFile
• JarLauncher工作流程
• 小結

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Pre

大家開發的基于Spring Boot 的應用 ，jar形式， 發布的時候，絕大部分都是使用java -jar 啟動。 得益于Spring Boot 的封裝 ， 再也不用操心搭建tomcat等相關web容器le , 一切變得非常美好， 那SpringBoot是怎么做到的呢？

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引導

新建工程 打包 啟動

我們新創建一個Spring Boot的工程

其中打包的配置為

<build><plugins><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId></plugin></plugins></build>

先打包一下

查看target目錄

然后啟動

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java -jar 干啥的

我們先看看 java -jar 干了啥 ？

在oracle官網找到了該命令的描述：

If the -jar option is specified, its argument is the name of the JAR file containing class and resource files for the application. The startup class must be indicated by the Main-Class manifest header in its source code.

使用-jar參數時，后面的參數是的jar 【spring-0.0.1-SNAPSHOT.jar】，該jar文件中包含的是class和資源文件； 在manifest文件中有Main-Class的定義；Main-Class的源碼中指定了整個應用的啟動類；

簡單來說： java -jar會去找jar中的manifest文件，去找到Main-Class對應的真正的啟動類；

那看看去吧

咦 ，這個Main-Class 是Spring Boot 的。

我們還看到有個Start Class

官方文檔中，只提到過Main-Class ，并沒有提到Start-Class；
Start-Class的值是com.artisan.spring.Application，這是我們的java代碼中的唯一類，包含main方法， 是能夠真正的應用啟動類

所以問題就來了：理論上看，執行java -jar命令時JarLauncher類會被執行，但實際上是com.artisan.spring.Application被執行了，這其中發生了什么呢？why？

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打包插件

事實上，Java沒有提供任何標準的方式來加載嵌套的jar文件 （jar中包含jar ,即Spring Boot 中的fat jar）

Spring Boot 默認的打包插件如下：

<build><plugins><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId></plugin></plugins></build>

執行maven clean package之后，會生成兩個文件，剛才我們也看到了

spring-boot-maven-plugin簡介

spring-boot-maven-plugin項目存在于spring-boot-tools目錄中。

spring-boot-maven-plugin默認有5個goals：repackage、run、start、stop、build-info。在打包的時候默認使用的是repackage。

spring-boot-maven-plugin的repackage能夠將mvn package生成的軟件包，再次打包為可執行的軟件包，并將mvn package生成的軟件包重命名為.original*

spring-boot-maven-plugin的repackage在代碼層面調用了RepackageMojo的execute方法，而在該方法中又調用了repackage方法。

private void repackage() throws MojoExecutionException {// maven生成的jar，最終的命名將加上.original后綴Artifact source = getSourceArtifact();// 最終為可執行jar，即fat jarFile target = getTargetFile();// 獲取重新打包器，將maven生成的jar重新打包成可執行jarRepackager repackager = getRepackager(source.getFile());// 查找并過濾項目運行時依賴的jarSet<Artifact> artifacts = filterDependencies(this.project.getArtifacts(),getFilters(getAdditionalFilters()));// 將artifacts轉換成librariesLibraries libraries = new ArtifactsLibraries(artifacts, this.requiresUnpack,getLog());try {// 獲得Spring Boot啟動腳本LaunchScript launchScript = getLaunchScript();// 執行重新打包，生成fat jarrepackager.repackage(target, libraries, launchScript);}catch (IOException ex) {throw new MojoExecutionException(ex.getMessage(), ex);}// 將maven生成的jar更新成.original文件updateArtifact(source, target, repackager.getBackupFile()); }

執行以上命令之后，便生成了打包結果對應的兩個文件。

包結構

下面針對文件的內容和結構進行一探究竟。

spring-0.0.1-SNAPSHOT.jar ├── META-INF │ └── maven(主要是pom文件) │ └── MANIFEST.MF ├── BOOT-INF │ ├── classes │ │ └── 應用程序類 │ └── lib │ └── 第三方依賴jar └── org└── springframework└── boot└── loader└── springboot啟動程序

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META-INF內容

Manifest-Version: 1.0 Spring-Boot-Classpath-Index: BOOT-INF/classpath.idx Implementation-Title: spring Implementation-Version: 0.0.1-SNAPSHOT Spring-Boot-Layers-Index: BOOT-INF/layers.idx Start-Class: com.artisan.spring.Application Spring-Boot-Classes: BOOT-INF/classes/ Spring-Boot-Lib: BOOT-INF/lib/ Build-Jdk-Spec: 1.8 Spring-Boot-Version: 2.4.1 Created-By: Maven Jar Plugin 3.2.0 Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher

• Main-Class：org.springframework.boot.loader.JarLauncher ，這個是jar啟動的Main函數
• Start-Class: com.artisan.spring.Application，這個是我們應用自己的Main函數

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Archive的概念

在繼續了解底層概念和原理之前，我們先來了解一下Archive的概念：

• archive即歸檔文件，這個概念在linux下比較常見
• 通常就是一個tar/zip格式的壓縮包
• jar是zip格式

SpringBoot抽象了Archive的概念，一個Archive可以是jar（JarFileArchive），可以是一個文件目錄（ExplodedArchive），可以抽象為統一訪問資源的邏輯層

關于Spring Boot中Archive的源碼如下：

public interface Archive extends Iterable<Archive.Entry> {// 獲取該歸檔的urlURL getUrl() throws MalformedURLException;// 獲取jar!/META-INF/MANIFEST.MF或[ArchiveDir]/META-INF/MANIFEST.MFManifest getManifest() throws IOException;// 獲取jar!/BOOT-INF/lib/*.jar或[ArchiveDir]/BOOT-INF/lib/*.jarList<Archive> getNestedArchives(EntryFilter filter) throws IOException; }

SpringBoot定義了一個接口用于描述資源，也就是org.springframework.boot.loader.archive.Archive。

該接口有兩個實現，分別是

• org.springframework.boot.loader.archive.ExplodedArchive

• org.springframework.boot.loader.archive.JarFileArchive。

前者用于在文件夾目錄下尋找資源，后者用于在jar包環境下尋找資源。而在SpringBoot打包的fatJar中，則是使用后者JarFileArchive

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JarFile

JarFile：對jar包的封裝，每個JarFileArchive都會對應一個JarFile。

JarFile被構造的時候會解析內部結構，去獲取jar包里的各個文件或文件夾，這些文件或文件夾會被封裝到Entry中，也存儲在JarFileArchive中。如果Entry是個jar，會解析成JarFileArchive。

比如一個JarFileArchive對應的URL為：

jar:file:/Users/format/Develop/gitrepository/springboot-analysis/springboot-executable-jar/target/executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar!/

它對應的JarFile為：

/Users/format/Develop/gitrepository/springboot-analysis/springboot-executable-jar/target/executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar

這個JarFile有很多Entry，比如：

META-INF/ META-INF/MANIFEST.MF spring/ spring/study/ .... spring/study/executablejar/ExecutableJarApplication.class lib/spring-boot-starter-1.3.5.RELEASE.jar lib/spring-boot-1.3.5.RELEASE.jar ...

JarFileArchive內部的一些依賴jar對應的URL(SpringBoot使用org.springframework.boot.loader.jar.Handler處理器來處理這些URL)：

jar:file:/Users/Format/Develop/gitrepository/springboot-analysis/springboot-executable-jar/target/executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar!/lib/spring-boot-starter-web-1.3.5.RELEASE.jar!/ jar:file:/Users/Format/Develop/gitrepository/springboot-analysis/springboot-executable-jar/target/executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar!/lib/spring-boot-loader-1.3.5.RELEASE.jar!/org/springframework/boot/loader/JarLauncher.class

我們看到如果有jar包中包含jar，或者jar包中包含jar包里面的class文件，那么會使用 !/ 分隔開，這種方式只有org.springframework.boot.loader.jar.Handler能處理，它是SpringBoot內部擴展出來的一種URL協議。

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JarLauncher工作流程

從MANIFEST.MF可以看到Main函數是JarLauncher，下面來分析它的工作流程。JarLauncher類的繼承結構是：

class JarLauncher extends ExecutableArchiveLauncher class ExecutableArchiveLauncher extends Launcher

Launcher for JAR based archives. This launcher assumes that dependency jars are included inside a /BOOT-INF/lib directory and that application classes are included inside a /BOOT-INF/classes directory.

什么意思呢？

按照定義，JarLauncher可以加載內部/BOOT-INF/lib下的jar及/BOOT-INF/classes下的應用class。

public class JarLauncher extends ExecutableArchiveLauncher {public JarLauncher() {}public static void main(String[] args) throws Exception {new JarLauncher().launch(args);} }

其主入口新建了JarLauncher并調用父類Launcher中的launch方法啟動程序。在創建JarLauncher時，父類ExecutableArchiveLauncher找到自己所在的jar，并創建archive。

JarLauncher繼承于org.springframework.boot.loader.ExecutableArchiveLauncher。該類的無參構造方法最主要的功能就是構建了當前main方法所在的FatJar的JarFileArchive對象。

下面來看launch方法。該方法主要是做了2個事情：

• （1）以FatJar為file作為入參，構造JarFileArchive對象。獲取其中所有的資源目標，取得其Url，將這些URL作為參數，構建了一個URLClassLoader。
• （2）以第一步構建的ClassLoader加載MANIFEST.MF文件中Start-Class指向的業務類，并且執行靜態方法main。進而啟動整個程序。

public abstract class ExecutableArchiveLauncher extends Launcher {private final Archive archive;public ExecutableArchiveLauncher() {try {// 找到自己所在的jar，并創建Archivethis.archive = createArchive();}catch (Exception ex) {throw new IllegalStateException(ex);}} }public abstract class Launcher {protected final Archive createArchive() throws Exception {ProtectionDomain protectionDomain = getClass().getProtectionDomain();CodeSource codeSource = protectionDomain.getCodeSource();URI location = (codeSource == null ? null : codeSource.getLocation().toURI());String path = (location == null ? null : location.getSchemeSpecificPart());if (path == null) {throw new IllegalStateException("Unable to determine code source archive");}File root = new File(path);if (!root.exists()) {throw new IllegalStateException("Unable to determine code source archive from " + root);}return (root.isDirectory() ? new ExplodedArchive(root): new JarFileArchive(root));} }

在Launcher的launch方法中，通過以上archive的getNestedArchives方法找到/BOOT-INF/lib下所有jar及/BOOT-INF/classes目錄所對應的archive，通過這些archives的url生成LaunchedURLClassLoader，并將其設置為線程上下文類加載器，啟動應用。

至此，才執行我們應用程序主入口類的main方法，所有應用程序類文件均可通過/BOOT-INF/classes加載，所有依賴的第三方jar均可通過/BOOT-INF/lib加載。

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小結

• JarLauncher通過加載BOOT-INF/classes目錄及BOOT-INF/lib目錄下jar文件，實現了fat jar的啟動。
• SpringBoot通過擴展JarFile、JarURLConnection及URLStreamHandler，實現了jar in jar中資源的加載。
• SpringBoot通過擴展URLClassLoader–LauncherURLClassLoader，實現了jar in jar中class文件的加載。
• WarLauncher通過加載WEB-INF/classes目錄及WEB-INF/lib和WEB-INF/lib-provided目錄下的jar文件，實現了war文件的直接啟動及web容器中的啟動。

通過spring-boot-plugin 生成了MANIFEST.MF ， main-class 指定運行java -jar的主程序把依賴的jar文件 打包在fat jar.

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的SpringBoot - 探究Spring Boot应用是如何通过java -jar 启动的的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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