Spring Boot 的java -jar命令启动原理详解

导语

在运用Spring Boot 后，我们基本上摆脱之前项目每次上线的时候把项目打成war包。当然也不排除一些奇葩的规定，必须要用war包上线，不过很多时候，我们对一些东西只是处在使用的阶段，并不会去深入的研究使用的原理是什么，这貌似也是大多数人的固定思维。

或许正是如此，总会有些没有固定思维的人会去积极的探索原理，当然这话不是说我是积极的，我其实也是只原理的搬运工。今天和大家来简单的说下Spring Boot 的项目在运行Java -jar的原理。

jar包目录和jar命令启动入口

在正式开始之前，我们先来看看把jar包进行解压。然后用tree /f命令查看目录结构（由于笔者写博文时用的是window，所以用的是tree /f命令），由于目录结构太长，这里做了相应省略，如下：

├─BOOT-INF
│ ├─classes
│ │ │ application.properties
│ │ │
│ │ └─com
│ │   └─spring
│ │     └─boot
│ │       └─test
│ │           SpringBootTestApplication.class
│ │
│ └─lib
│     classmate-1.5.1.jar
│     hibernate-validator-6.0.18.Final.jar
│     …………此处省略…………
│
├─META-INF
│ │ MANIFEST.MF
│ │
│ └─maven
│   └─com.spring.boot.test
│     └─spring-boot-test
│         pom.properties
│         pom.xml
│
└─org
  └─springframework
    └─boot
      └─loader
        │ ExecutableArchiveLauncher.class
        │ JarLauncher.class
        │ LaunchedURLClassLoader$UseFastConnectionExceptionsEnumeration.class
        │ LaunchedURLClassLoader.class
        │ Launcher.class
        │ MainMethodRunner.class
        │ PropertiesLauncher$1.class
        │ PropertiesLauncher$ArchiveEntryFilter.class
        │ PropertiesLauncher$PrefixMatchingArchiveFilter.class
        │ PropertiesLauncher.class
        │ WarLauncher.class
        │
        ├─archive
        │   Archive$Entry.class
        │   …………此处省略…………
        │
        ├─data
        │   RandomAccessData.class
        │   …………此处省略…………
        │
        ├─jar
        │   AsciiBytes.class
        │   Bytes.class
        │   …………此处省略…………
        │
        └─util
            SystemPropertyUtils.class

先简单说下上面目录结构，大体目录分三层：BOOT-INF、META-INF、org，BOOT-INF是存放对应的应用服务的.class文件和Maven依赖的jar包，包括启动类SpringBootTestApplication，META-INF下存放的是Maven相关的pom信息和MANIFEST.MF文件，org文件夹下存放的是Spring boot loader模块编译的.class文件，也就是jar启动的关键代码所在。

在执行java -jar命令的时候，它的启动类配置实在jar包目录下META-INF文件夹下的名MANIFEST.MF文件中，在这个文件中有一个名为Main-Class的属性，我们来看下这个文件的具体内容：

Manifest-Version: 1.0
Implementation-Title: spring-boot-test
Implementation-Version: 0.0.1-SNAPSHOT
Start-Class: com.spring.boot.test.SpringBootTestApplication
Spring-Boot-Classes: BOOT-INF/classes/
Spring-Boot-Lib: BOOT-INF/lib/
Build-Jdk-Spec: 1.8
Spring-Boot-Version: 2.2.3.RELEASE
Created-By: Maven Archiver 3.4.0
Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher

从上面的配置文件中，可以看到Main-Class属性指向的Class为org.springframework.boot.loader.JarLauncher，而JarLauncher是JAR的启动器，这个类是在org/springframework/boot/loader/,然后可以看到项目所定义的启动类是指向Start-Class这个属性的。

JAR文件启动器——JarLauncher

在上面我们说了JarLauncher是JAR可执行的启动器，那么它和项目的启动类SpringBootTestApplication有什么关联呢？先给大家来个示例，先来到解压目录下执行命令：java org.springframework.boot.loader.JarLauncher ，然后便是如下界面：

C:\Users\elisha\Desktop\spring-boot-test-0.0.1-SNAPSHOT>java org.springframework.boot.loader.JarLauncher
 
 .  ____     _      __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __ __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
 \\/ ___)| |_)| | | | | || (_| | ) ) ) )
 ' |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::    (v2.2.3.RELEASE)
2020-01-18 14:28:19.866 INFO 3644 --- [      main] c.s.boot.test.SpringBootTestApplication : Starting SpringBootTestApplication on LAPTOP-R2NNI9CM with PID 3644 (C:\Users\elisha\Desktop\spring-boot-test-0.0.1-SNAPSHOT\BOOT-INF\classes started by elisha in C:\Users\elisha\Desktop\spring-boot-test-0.0.1-SNAPSHOT)

从上面的执行接口可以看到项目引导类SpringBootTestApplication会被JarLauncher类进行引导，但是如果我们到BOOT-INF/class目录下，然后也执行java  com.spring.boot.test.SpringBootTestApplication,会报SpringApplication的ClassNotFoundException这个错误，由此可以得知这是因为java命令未指定Class Path。不过当前Spring Boot依赖的JAR文件都是存放在BOOT-INF/lib下，而org.springframework.boot.loader.JarLauncher会将JAR作为SpringBootTestApplication类库的依赖，这也就是为什么JarLauncher能引导SpringBootTestApplication，反之则是不可以的，那么对于SpringBootTestApplication是JarLauncher的子进程，还是处于同一层级呢？接下来我们来看看JarLauncher的原理。

JarLauncher实现引导原理

因为org.springframework.boot.loader.JarLauncher的类是在spring-boot-loader中，但是若想在IDEA中来看源码，需要在pom文件中引入如下配置：

  org.springframework.boot
  spring-boot-loader
  provided

在引入上面的配置文件后，便可以在IDEA中查看源码了，使用CTRL+N命令来搜索JarLauncher类，那就来看下源码，如下：

public class JarLauncher extends ExecutableArchiveLauncher {
 
 static final String BOOT_INF_CLASSES = "BOOT-INF/classes/";
 
 static final String BOOT_INF_LIB = "BOOT-INF/lib/";
 
 public JarLauncher() {
 }
 
 protected JarLauncher(Archive archive) {
 super(archive);
 }
 
 @Override
 protected boolean isNestedArchive(Archive.Entry entry) {
 if (entry.isDirectory()) {
  return entry.getName().equals(BOOT_INF_CLASSES);
 }
 return entry.getName().startsWith(BOOT_INF_LIB);
 }
 
 public static void main(String[] args) throws Exception {
 new JarLauncher().launch(args);
 }
 
}

从上面的JarLauncher类中，可以看到两个常量：BOOT_INF_CLASSES、BOOT_INF_LIB，而它们又分别指向如下路径：BOOT-INF/classes/、BOOT-INF/lib/，并用isNestedArchive(Archive.Entry entry)方法进行判断（在Spring Boot中Archive，抽象出了Archive的概念，一个Archive可以是一个Jar（JarFileArchive）、也可以是一个目录（ExplodedArchive），在这里可以理解为Spring  Boot抽象出来的同一访问资源层。），从isNestedArchive方法的参数Archive.Entry对象貌似为一个JAR文件中的资源，譬如application.properties，同时这个对象和JarEntry是类似的，其name属性（Archive.Entry#getName()）便是Jar资源的相对路径。当application.properties资源在FAT JAR目录下时，其实Archive.Entry#getName()就是/BOOT-INF/classes/application.properties,此时便符合startsWith方法的判断，所以isNestedArchive(Archive.Entry entry)便返回为true。当返回为false时，便说明FAT JAR被解压到文件目录了，由此也说明了Spring Boot应用可以通过java org.springframework.boot.loader.JarLauncher 命令启动的原因了。

Archive.Entry的实现

上面说了在Spring Boot中Archive，抽象出了Archive的概念，一个Archive可以是一个Jar（JarFileArchive）、也可以是一个目录（ExplodedArchive），这里所说的JarFileArchive、ExplodedArchive便是Archive的两种是想方式，对于这两个类的实现代码感兴趣额同学可以自己去看看。

不过由此也说明了JarLauncher  既支持JAR启动，又支持文件系统启动。同时JarLauncher 在作为引导类的时候，当执行java -jar 命令式，/META-INF/ 下MANIFEST.MF文件中的Main-Class属性将调用它的,main(String [])方法，其实它还是调用JarLauncher #launch(args)方法，这个方法是实现基类Launcher，这里简单看下这个方法的实现：

protected void launch(String[] args) throws Exception {
 JarFile.registerUrlProtocolHandler();
 ClassLoader classLoader = createClassLoader(getClassPathArchives());
 launch(args, getMainClass(), classLoader);
}

总结

本篇文章简单的讲解了一下，java -jar命令的一个执行的原理，首先说了下jar包目录和jar命令启动入口，然后说了下JAR文件启动器——JarLauncher和JarLauncher实现引导原理，最后说了下Archive.Entry的实现，这个实现的原理也是比较复杂，后面如果有机会，会再写篇文章来进行说明。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持脚本之家。