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Spring Boot打的包為什么能直接運行？

作者：佚名
開發(fā) 后端
Spring Boot 提供了一個插件 spring-boot-maven-plugin 用于把程序打包成一個可執(zhí)行的jar包。

Spring Boot 提供了一個插件 spring-boot-maven-plugin 用于把程序打包成一個可執(zhí)行的jar包。

在pom文件里加入這個插件即可： 

  1. <build>    
  2.  <plugins>    
  3.  <plugin>    
  4.  <groupId>org.springframework.boot</groupId>    
  5.  <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>    
  6.  </plugin>    
  7.  </plugins>    
  8. </build>   

打包完生成的executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar內部的結構如下： 

  1. ├── META-INF  
  2. │   ├── MANIFEST.MF  
  3. │   └── maven  
  4. │       └── spring.study  
  5. │           └── executable-jar  
  6. │               ├── pom.properties  
  7. │               └── pom.xml  
  8. ├── lib  
  9. │   ├── aopalliance-1.0.jar  
  10. │   ├── classmate-1.1.0.jar  
  11. │   ├── spring-boot-1.3.5.RELEASE.jar  
  12. │   ├── spring-boot-autoconfigure-1.3.5.RELEASE.jar  
  13. │   ├── ...  
  14. ├── org  
  15. │   └── springframework  
  16. │       └── boot  
  17. │           └── loader  
  18. │               ├── ExecutableArchiveLauncher$1.class  
  19. │               ├── ...  
  20. └── spring  
  21.     └── study  
  22.         └── executablejar  
  23.             └── ExecutableJarApplication.class 

然后可以直接執(zhí)行jar包就能啟動程序了： 

  1. java -jar executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar 

運行 Spring Boot 應用的幾種方式看這篇：運行 Spring Boot 應用的3種方式。

打包出來fat jar內部有4種文件類型：

  1.  META-INF文件夾：程序入口，其中MANIFEST.MF用于描述jar包的信息
  2.  lib目錄：放置第三方依賴的jar包，比如springboot的一些jar包
  3.  spring boot loader相關的代碼
  4.  模塊自身的代碼

MANIFEST.MF文件的內容： 

  1. Manifest-Version: 1.0  
  2. Implementation-Title: executable-jar  
  3. Implementation-Version: 1.0-SNAPSHOT  
  4. Archiver-Version: Plexus Archiver  
  5. Built-By: Format  
  6. Start-Class: spring.study.executablejar.ExecutableJarApplication  
  7. Implementation-Vendor-Id: spring.study  
  8. Spring-Boot-Version: 1.3.5.RELEASE  
  9. Created-By: Apache Maven 3.2.3  
  10. Build-Jdk: 1.8.0_20  
  11. Implementation-Vendor: Pivotal Software, Inc.  
  12. Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher 

我們看到，它的Main-Class是org.springframework.boot.loader.JarLauncher，當我們使用java -jar執(zhí)行jar包的時候會調用JarLauncher的main方法，而不是我們編寫的SpringApplication。

那么JarLauncher這個類是的作用是什么的？

它是SpringBoot內部提供的工具Spring Boot Loader提供的一個用于執(zhí)行Application類的工具類(fat jar內部有spring loader相關的代碼就是因為這里用到了)。相當于Spring Boot Loader提供了一套標準用于執(zhí)行SpringBoot打包出來的jar。

關注微信公眾號：Java技術棧，在后臺回復：boot，可以獲取我整理的 N 篇 Spring boot 教程，都是干貨。

Spring Boot Loader抽象的一些類

抽象類Launcher：各種Launcher的基礎抽象類，用于啟動應用程序；跟Archive配合使用；目前有3種實現，分別是JarLauncher、WarLauncher以及PropertiesLauncher。

Archive：歸檔文件的基礎抽象類。JarFileArchive就是jar包文件的抽象。它提供了一些方法比如getUrl會返回這個Archive對應的URL；getManifest方法會獲得Manifest數據等。ExplodedArchive是文件目錄的抽象

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： 

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

它對應的JarFile為： 

  1. /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： 

  1. META-INF/  
  2. META-INF/MANIFEST.MF  
  3. spring/  
  4. spring/study/  
  5. ....  
  6. spring/study/executablejar/ExecutableJarApplication.class  
  7. lib/spring-boot-starter-1.3.5.RELEASE.jar  
  8. lib/spring-boot-1.3.5.RELEASE.jar  
  9. ... 

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)： 

  1. 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!/ 
  2. 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 Spring Boot 內部擴展出來的一種URL協(xié)議。

JarLauncher的執(zhí)行過程

JarLauncher的main方法： 

  1. public static void main(String\[\] args) {    
  2.  // 構造JarLauncher，然后調用它的launch方法。參數是控制臺傳遞的    
  3.  new JarLauncher().launch(args);    
  4. }   

JarLauncher被構造的時候會調用父類ExecutableArchiveLauncher的構造方法。

ExecutableArchiveLauncher的構造方法內部會去構造Archive，這里構造了JarFileArchive。構造JarFileArchive的過程中還會構造很多東西，比如JarFile，Entry …

JarLauncher的launch方法： 

  1. protected void launch(String\[\] args) {    
  2.  try {    
  3.  // 在系統(tǒng)屬性中設置注冊了自定義的URL處理器：org.springframework.boot.loader.jar.Handler。如果URL中沒有指定處理器，會去系統(tǒng)屬性中查詢    
  4.  JarFile.registerUrlProtocolHandler();    
  5.  // getClassPathArchives方法在會去找lib目錄下對應的第三方依賴JarFileArchive，同時也會項目自身的JarFileArchive    
  6.  // 根據getClassPathArchives得到的JarFileArchive集合去創(chuàng)建類加載器ClassLoader。這里會構造一個LaunchedURLClassLoader類加載器，這個類加載器繼承URLClassLoader，并使用這些JarFileArchive集合的URL構造成URLClassPath   
  7.   // LaunchedURLClassLoader類加載器的父類加載器是當前執(zhí)行類JarLauncher的類加載器   
  8.  ClassLoader classLoader = createClassLoader(getClassPathArchives());    
  9.  // getMainClass方法會去項目自身的Archive中的Manifest中找出key為Start-Class的類    
  10.  // 調用重載方法launch    
  11.  launch(args, getMainClass(), classLoader);    
  12.  }    
  13.  catch (Exception ex) {    
  14.  ex.printStackTrace();    
  15.  System.exit(1);    
  16.  }    
  17. }    
  18. // Archive的getMainClass方法    
  19. // 這里會找出spring.study.executablejar.ExecutableJarApplication這個類    
  20. public String getMainClass() throws Exception {    
  21.  Manifest manifest = getManifest();   
  22.   String mainClass = null;    
  23.  if (manifest != null) {    
  24.  mainClass = manifest.getMainAttributes().getValue("Start-Class");    
  25.  }    
  26.  if (mainClass == null) {    
  27.  throw new IllegalStateException(    
  28.  "No 'Start-Class' manifest entry specified in " \+ this);    
  29.  }    
  30.  return mainClass;    
  31. }    
  32. // launch重載方法    
  33. protected void launch(String\[\] args, String mainClass, ClassLoader classLoader)    
  34.  throws Exception {   
  35.   // 創(chuàng)建一個MainMethodRunner，并把args和Start-Class傳遞給它    
  36.  Runnable runner = createMainMethodRunner(mainClass, args, classLoader);    
  37.  // 構造新線程    
  38.  Thread runnerThread = new Thread(runner);    
  39.  // 線程設置類加載器以及名字，然后啟動    
  40.  runnerThread.setContextClassLoader(classLoader);  
  41.  runnerThread.setName(Thread.currentThread().getName());    
  42.  runnerThread.start();    
  43. }   

MainMethodRunner的run方法： 

  1. @Override    
  2. public void run() {    
  3.  try {    
  4.  // 根據Start-Class進行實例化  
  5.  Class<?> mainClass = Thread.currentThread().getContextClassLoader()    
  6.  .loadClass(this.mainClassName);    
  7.  // 找出main方法    
  8.  Method mainMethod = mainClass.getDeclaredMethod("main", String\[\].class);    
  9.  // 如果main方法不存在，拋出異常    
  10.  if (mainMethod == null) {    
  11.  throw new IllegalStateException(    
  12.  this.mainClassName + " does not have a main method");    
  13.  }    
  14.  // 調用    
  15.  mainMethod.invoke(null, new Object\[\] { this.args });    
  16.  }    
  17.  catch (Exception ex) {    
  18.  UncaughtExceptionHandler handler = Thread.currentThread()    
  19.  .getUncaughtExceptionHandler();    
  20.  if (handler != null) {    
  21.  handler.uncaughtException(Thread.currentThread(), ex);    
  22.  }    
  23.  throw new RuntimeException(ex);    
  24.  }    
  25. }   

Start-Class的main方法調用之后，內部會構造Spring容器，啟動內置Servlet容器等過程。這些過程我們都已經分析過了。Spring Boo主類及目錄結構介紹，這篇看下。

關于自定義的類加載器LaunchedURLClassLoader

LaunchedURLClassLoader重寫了loadClass方法，也就是說它修改了默認的類加載方式(先看該類是否已加載這部分不變，后面真正去加載類的規(guī)則改變了，不再是直接從父類加載器中去加載)。LaunchedURLClassLoader定義了自己的類加載規(guī)則： 

  1. private Class<?> doLoadClass(String name) throws ClassNotFoundException {   
  2.  // 1) Try the root class loader    
  3.  try {    
  4.  if (this.rootClassLoader != null) {   
  5.  return this.rootClassLoader.loadClass(name);    
  6.  }    
  7.  }    
  8.  catch (Exception ex) {    
  9.  // Ignore and continue    
  10.  }    
  11.  // 2) Try to find locally    
  12.  try {   
  13.   findPackage(name);    
  14.  Class<?> cls = findClass(name);   
  15.  return cls;    
  16.  }    
  17.  catch (Exception ex) {    
  18.  // Ignore and continue    
  19.  }    
  20.  // 3) Use standard loading    
  21.  return super.loadClass(name, false);    
  22. }   

加載規(guī)則：

  1.  如果根類加載器存在，調用它的加載方法。這里是根類加載是ExtClassLoader
  2.  調用LaunchedURLClassLoader自身的findClass方法，也就是URLClassLoader的findClass方法
  3.  調用父類的loadClass方法，也就是執(zhí)行默認的類加載順序(從BootstrapClassLoader開始從下往下尋找)

LaunchedURLClassLoader自身的findClass方法： 

  1. protected Class<?> findClass(final String name)  
  2.  throws ClassNotFoundException    
  3. {    
  4.  try {    
  5.  return AccessController.doPrivileged(    
  6.  new PrivilegedExceptionAction<Class<?>>() {    
  7.  public Class<?> run() throws ClassNotFoundException {    
  8.  // 把類名解析成路徑并加上.class后綴    
  9.  String path = name.replace('.', '/').concat(".class");    
  10.  // 基于之前得到的第三方jar包依賴以及自己的jar包得到URL數組，進行遍歷找出對應類名的資源    
  11.  // 比如path是org/springframework/boot/loader/JarLauncher.class，它在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!/中被找出   
  12.   // 那么找出的資源對應的URL為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   
  13.   Resource res = ucp.getResource(path, false);    
  14.  if (res != null) { // 找到了資源    
  15.  try {    
  16.  return defineClass(name, res);    
  17.  } catch (IOException e) {    
  18.  throw new ClassNotFoundException(name, e); 
  19.  }    
  20.  } else { // 找不到資源的話直接拋出ClassNotFoundException異常    
  21.  throw new ClassNotFoundException(name);    
  22.  }    
  23.  }    
  24.  }, acc);    
  25.  } catch (java.security.PrivilegedActionException pae) {
  26.   throw (ClassNotFoundException) pae.getException();   
  27.  }    
  28. }   

 下面是LaunchedURLClassLoader的一個測試： 

  1. // 注冊org.springframework.boot.loader.jar.Handler URL協(xié)議處理器    
  2. JarFile.registerUrlProtocolHandler();    
  3. // 構造LaunchedURLClassLoader類加載器，這里使用了2個URL，分別對應jar包中依賴包spring-boot-loader和spring-boot，使用 "!/" 分開，需要org.springframework.boot.loader.jar.Handler處理器處理   
  4. LaunchedURLClassLoader classLoader = new LaunchedURLClassLoader(    
  5.  new URL\[\] {    
  6.  new URL("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!/")   
  7.   , new URL("jar:file:/Users/Format/Develop/gitrepository/springboot-analysis/springboot-executable-jar/target/executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar!/lib/spring-boot-1.3.5.RELEASE.jar!/")   
  8.   },   
  9.  LaunchedURLClassLoaderTest.class.getClassLoader());    
  10. // 加載類    
  11. // 這2個類都會在第二步本地查找中被找出(URLClassLoader的findClass方法)    
  12. classLoader.loadClass("org.springframework.boot.loader.JarLauncher");    
  13. classLoader.loadClass("org.springframework.boot.SpringApplication");    
  14. // 在第三步使用默認的加載順序在ApplicationClassLoader中被找出    
  15. classLoader.loadClass("org.springframework.boot.autoconfigure.web.DispatcherServletAutoConfiguration");   

Spring Boot Loader的作用

Spring Boot 在可執(zhí)行jar包中定義了自己的一套規(guī)則，比如第三方依賴jar包在/lib目錄下，jar包的URL路徑使用自定義的規(guī)則并且這個規(guī)則需要使用org.springframework.boot.loader.jar.Handler處理器處理。

它的Main-Class使用JarLauncher，如果是war包，使用WarLauncher執(zhí)行。這些Launcher內部都會另起一個線程啟動自定義的SpringApplication類。

這些特性通過spring-boot-maven-plugin插件打包完成。 

 

責任編輯：龐桂玉 來源： Java技術棧
Spring Boot包Java
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