JAVA 可执行文件格式

JAVA 可执行文件格式

springboot 程序使用 Maven PLugin插件编译时，可以生成可执行的 jar 和 war 程序。其核心原理是 spring-boot-loader 模块，详细原理如下

1 嵌套 JARS

java 本身不支持任何标准的加载嵌套 jar 的方式，要解决该问题，很多人使用 sharded jars 方式去打包程序，将所有 jar 包从新打包为一个独立的 “union-all.jar” 。但是 shared jars 方法使得很难判断应用程序中代码的归属、同时可能存在部分文件名冲突问题。

springboot 使用一种不同的方式实现嵌套 jar。

1.1 可执行 Jar 文件结构

springboot 加载 jar 文件结构如下：

pmsuite-web-5.4.1-SNAPSHOT.jar
 |
 +-META-INF
 |  +-MANIFEST.MF
 +-org
 |  +-springframework
 |     +-boot
 |        +-loader
 |           +- # springboot 提供加载机制实现
 +-BOOT-INF
    +-classes
    |  +-cn
    |     +-pinming
    |        +-suite
    |            +-SuiteApplication.class
    |            +- ...
    |  +-static
    |  +-templates
    |  +-application.yml
    |  +-spring-config.xml
    |  +-....
    +-lib
       +-druid-1.1.23.jar
       +-dubbo-2.7.15.jar
       +-...

MANIFEST.MF 文件内容

Manifest-Version: 1.0
Implementation-Title: pmsuite-web
Implementation-Version: 5.4.1-SNAPSHOT
Built-By: Administrator
Specification-Title: pmsuite-web
Implementation-Vendor-Id: cn.pinming
Spring-Boot-Version: 2.1.3.RELEASE
Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher
Start-Class: cn.pinming.pmsuite.SuiteApplication
Spring-Boot-Classes: BOOT-INF/classes/
Spring-Boot-Lib: BOOT-INF/lib/
Created-By: Apache Maven 3.8.1
Build-Jdk: 1.8.0_131
Specification-Version: 5.4
Implementation-URL: https://projects.spring.io/spring-boot/#/spring-bo
 ot-starter-parent/pmsuite-boot-project/pmsuite/pmsuite-basic-parent/p
 msuite-web

按文件结构约定依赖jar包必须放在 WEB-INF/lib 下，任何运行时必须但部署到传统web容器时不必须的依赖放到 WEB-INF/lib-provided 目录下，而应用程序的 classes 必须放在 BOOT-INF/classes 目录下。

1.2 索引文件

Spring Boot Loader-compatible jar and war 文件可以 在 BOOT-INF/ 目录下存放扩展的索引文件。 一个 classpath.idx 文件可以为 jar 和 war 文件提供扩展 jars 依赖，而 layers.idx 仅仅为 jar 可执行文件服务。

索引文件使用 YAML 兼容语法。索引文件案例:

example.jar
 |
 +-META-INF
 |  +-...
 +-BOOT-INF
    +-classes
    |  +...
    +-lib
       +-dependency1.jar
       +-dependency2.jar

索引文件如下:

- "BOOT-INF/lib/dependency2.jar"
- "BOOT-INF/lib/dependency1.jar"

2. Spring Boot 加载 jar file 机制

springboot 加载 嵌套jars 核心入口 org.springframework.boot.loader.jar.JarFile 。该程序从一个标准 jar 文件 或 嵌套子 jar 文件中加载数据。

3. 执行jar

springboot 使用 org.springframework.boot.loader.Launcher 作为 java 程序加载主程序。该程序是一个 springboot 启动程序。

该启动程序包括三个子加载程序 JarLauncher, WarLauncher, and PropertiesLauncher。

4 PropertiesLauncher

PropertiesLauncher 加载一些扩展特性（比如系统配置、环境变量、mainfest 入口、或加载配置）。详细配置清单如下：

键值	用途
loader.path	使用逗号分割classpath，如 ${home}/app/lib。 类似 javac命令行的 -classpath 参数
loader.home	loader.path 或 loader.propertis 中如果使用相对目录时的跟目录。
loader.args	程序启动参数，多个参数使用空格分割
loader.main	程序启动的 main-class，如 SuiteApplication.class
loader.config.name	loader配置名称
loader.config.location	loader配置路径，默认 classpath:loader.propertis
loader.system	判断配置是否加载到系统配置中，默认 false

• PropertiesLauncher工作规则:

loader.properties： 先从loader.home，如果找不到查询classpath跟目录，最后查询 classpath:/BOOT-INF/classes。 使用最先找到的配置。
loader.home：只有在loader.config.location为配置时，才会从该目录加载扩展配置（覆盖默认配置）。
loader.path：可以包含目录（包含 jar 或 zip文件）、JAR归档文件路径（内容包括诸如：dependencies.jar!/lib）、正则表达式。
loader.path：默认值为 BOOT-INF/lib (表示从嵌套 jar归档文件中加载)，该情况下不需要加载额外配置信息。
配置信息搜索顺序：environment variables, system properties, loader.properties, the exploded archive manifest, and the archive manifest.

案例

使用 loader.path 方式启动 springboot程序

• Maven plugin 配置

     
         org.springframework.boot
         spring-boot-maven-plugin
         
             ZIP
             
                 
                     non-exists
                     non-exists
                 
             
         
         
             
                 
                    repackage
                 
             
         
    
     
    
        org.apache.maven.plugins
        maven-dependency-plugin
        
            
                copy
                package
                
                    copy-dependencies
                
                
                    
                    
                        ${project.build.directory}/lib
                    
                
            
        
    

  1. 配置 layout 修改为 ZIP，使得启动的时候能够设别 loader.path属性
  2. 配置 include 为 non-exists，lib包 只包含 non-exists 包，而non-exists不存在，使用不打包lib依赖，这样就能保障所有依赖统一走 loader.path
  3. 使用 maven-dependency-plugin 独立打包依赖

• 生成目录结构如下：

    +-target
     |  +- pm-bigdata-web.jar
     |  +- lib\
     |     +- ...

• 启动脚本

    java -jar -Dloader.path=lib -Dspring.config.location=./config/application.yml pm-bigdata-web.jar

java 外部lib

java -jar -Djava.ext.dirs=./libs

如果在libs内 ，命令-Djava.ext.dirs=参数为./ ,如果生成jar与libs同级那么改为./libs 意思就是告诉jar 我的依赖jar包相对于我要执行的jar包的位置在哪里