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面试官：为什么 Spring Boot 的 jar 可以直接运行？
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SpringBoot提供了一个插件spring-boot-maven-plugin用于把程序打包成一个可执行的jar包。在pom文件里加入这个插件即可： org.springframework.boot spring-boot-maven-plugin 复制代码打包完生成的executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar内部的结构如下： ├── META-INF │ ├── MANIFEST.MF │ └── maven │ └── spring.study │ └── executable-jar │ ├── pom.properties │ └── pom.xml ├── lib │ ├── aopalliance-1.0.jar │ ├── classmate-1.1.0.jar │ ├── spring-boot-1.3.5.RELEASE.jar │ ├── spring-boot-autoconfigure-1.3.5.RELEASE.jar │ ├── ... ├── org │ └── springframework │ └── boot │ └── loader │ ├── ExecutableArchiveLauncher$1.class │ ├── ... └── spring └── study └── executablejar └── ExecutableJarApplication.class复制代码然后可以直接执行jar包就能启动程序了： java -jar executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar复制代码打包出来fat jar内部有4种文件类型： META-INF文件夹：程序入口，其中MANIFEST.MF用于描述jar包的信息 lib目录：放置第三方依赖的jar包，比如springboot的一些jar包 spring boot loader相关的代码 模块自身的代码MANIFEST.MF文件的内容： Manifest-Version: 1.0 Implementation-Title: executable-jar Implementation-Version: 1.0-SNAPSHOT Archiver-Version: Plexus Archiver Built-By: Format Start-Class: spring.study.executablejar.ExecutableJarApplication Implementation-Vendor-Id: spring.study Spring-Boot-Version: 1.3.5.RELEASE Created-By: Apache Maven 3.2.3 Build-Jdk: 1.8.0_20 Implementation-Vendor: Pivotal Software, Inc. Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher复制代码我们看到，它的Main-Class是org.springframework.boot.loader.JarLauncher，当我们使用java -jar执行jar包的时候会调用JarLauncher的main方法，而不是我们编写的SpringApplication。 那么JarLauncher这个类是的作用是什么的？ 它是SpringBoot内部提供的工具Spring Boot Loader提供的一个用于执行Application类的工具类(fat jar内部有spring loader相关的代码就是因为这里用到了)。相当于Spring Boot Loader提供了一套标准用于执行SpringBoot打包出来的jar Spring Boot Loader抽象的一些类抽象类Launcher：各种Launcher的基础抽象类，用于启动应用程序；跟Archive配合使用；目前有3种实现，分别是JarLauncher、WarLauncher以及PropertiesLauncher Archive：归档文件的基础抽象类。JarFileArchive就是jar包文件的抽象。它提供了一些方法比如getUrl会返回这个Archive对应的URL；getManifest方法会获得Manifest数据等。ExplodedArchive是文件目录的抽象 JarFile：对jar包的封装，每个JarFileArchive都会对应一个JarFile。JarFile被构造的时候会解析内部结构，去获取jar包里的各个文件或文件夹，这些文件或文件夹会被封装到Entry中，也存储在JarFileArchive中。如果Entry是个jar，会解析成JarFileArchive。 比如一个JarFileArchive对应的URL为： jar:file:/Users/format/Develop/gitrepository/springboot-analysis/springboot-executable-jar/target/executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar!/复制代码它对应的JarFile为： /Users/format/Develop/gitrepository/springboot-analysis/springboot-executable-jar/target/executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar复制代码这个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 ...复制代码JarFileArchive内部的一些依赖jar对应的URL(SpringBoot使用org.springframework.boot.loader.jar.Handler处理器来处理这些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复制代码我们看到如果有jar包中包含jar，或者jar包中包含jar包里面的class文件，那么会使用 !/ 分隔开，这种方式只有org.springframework.boot.loader.jar.Handler能处理，它是SpringBoot内部扩展出来的一种URL协议。 JarLauncher的执行过程JarLauncher的main方法： public static void main(String[] args) { // 构造JarLauncher，然后调用它的launch方法。参数是控制台传递的 new JarLauncher().launch(args); }复制代码JarLauncher被构造的时候会调用父类ExecutableArchiveLauncher的构造方法。 ExecutableArchiveLauncher的构造方法内部会去构造Archive，这里构造了JarFileArchive。构造JarFileArchive的过程中还会构造很多东西，比如JarFile，Entry … JarLauncher的launch方法： protected void launch(String[] args) { try { // 在系统属性中设置注册了自定义的URL处理器：org.springframework.boot.loader.jar.Handler。如果URL中没有指定处理器，会去系统属性中查询 JarFile.registerUrlProtocolHandler(); // getClassPathArchives方法在会去找lib目录下对应的第三方依赖JarFileArchive，同时也会项目自身的JarFileArchive // 根据getClassPathArchives得到的JarFileArchive集合去创建类加载器ClassLoader。这里会构造一个LaunchedURLClassLoader类加载器，这个类加载器继承URLClassLoader，并使用这些JarFileArchive集合的URL构造成URLClassPath // LaunchedURLClassLoader类加载器的父类加载器是当前执行类JarLauncher的类加载器 ClassLoader classLoader = createClassLoader(getClassPathArchives()); // getMainClass方法会去项目自身的Archive中的Manifest中找出key为Start-Class的类 // 调用重载方法launch launch(args, getMainClass(), classLoader); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); System.exit(1); } } // Archive的getMainClass方法 // 这里会找出spring.study.executablejar.ExecutableJarApplication这个类 public String getMainClass() throws Exception { Manifest manifest = getManifest(); String mainClass = null; if (manifest != null) { mainClass = manifest.getMainAttributes().getValue("Start-Class"); } if (mainClass == null) { throw new IllegalStateException( "No 'Start-Class' manifest entry specified in " + this); } return mainClass; } // launch重载方法 protected void launch(String[] args, String mainClass, ClassLoader classLoader) throws Exception { // 创建一个MainMethodRunner，并把args和Start-Class传递给它 Runnable runner = createMainMethodRunner(mainClass, args, classLoader); // 构造新线程 Thread runnerThread = new Thread(runner); // 线程设置类加载器以及名字，然后启动 runnerThread.setContextClassLoader(classLoader); runnerThread.setName(Thread.currentThread().getName()); runnerThread.start(); }复制代码MainMethodRunner的run方法： @Override public void run() { try { // 根据Start-Class进行实例化 Class mainClass = Thread.currentThread().getContextClassLoader() .loadClass(this.mainClassName); // 找出main方法 Method mainMethod = mainClass.getDeclaredMethod("main", String[].class); // 如果main方法不存在，抛出异常 if (mainMethod == null) { throw new IllegalStateException( this.mainClassName + " does not have a main method"); } // 调用 mainMethod.invoke(null, new Object[] { this.args }); } catch (Exception ex) { UncaughtExceptionHandler handler = Thread.currentThread() .getUncaughtExceptionHandler(); if (handler != null) { handler.uncaughtException(Thread.currentThread(), ex); } throw new RuntimeException(ex); } }复制代码Start-Class的main方法调用之后，内部会构造Spring容器，启动内置Servlet容器等过程。这些过程我们都已经分析过了。 关于自定义的类加载器LaunchedURLClassLoaderLaunchedURLClassLoader重写了loadClass方法，也就是说它修改了默认的类加载方式(先看该类是否已加载这部分不变，后面真正去加载类的规则改变了，不再是直接从父类加载器中去加载)。LaunchedURLClassLoader定义了自己的类加载规则： private Class doLoadClass(String name) throws ClassNotFoundException { // 1) Try the root class loader try { if (this.rootClassLoader != null) { return this.rootClassLoader.loadClass(name); } } catch (Exception ex) { // Ignore and continue } // 2) Try to find locally try { findPackage(name); Class cls = findClass(name); return cls; } catch (Exception ex) { // Ignore and continue } // 3) Use standard loading return super.loadClass(name, false); }复制代码加载规则： 如果根类加载器存在，调用它的加载方法。这里是根类加载是ExtClassLoader 调用LaunchedURLClassLoader自身的findClass方法，也就是URLClassLoader的findClass方法 调用父类的loadClass方法，也就是执行默认的类加载顺序(从BootstrapClassLoader开始从下往下寻找)LaunchedURLClassLoader自身的findClass方法： protected Class findClass(final String name) throws ClassNotFoundException { try { return AccessController.doPrivileged( new PrivilegedExceptionAction run() throws ClassNotFoundException { // 把类名解析成路径并加上.class后缀 String path = name.replace('.', '/').concat(".class"); // 基于之前得到的第三方jar包依赖以及自己的jar包得到URL数组，进行遍历找出对应类名的资源 // 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 // 那么找出的资源对应的URL为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 Resource res = ucp.getResource(path, false); if (res != null) { // 找到了资源 try { return defineClass(name, res); } catch (IOException e) { throw new ClassNotFoundException(name, e); } } else { // 找不到资源的话直接抛出ClassNotFoundException异常 throw new ClassNotFoundException(name); } } }, acc); } catch (java.security.PrivilegedActionException pae) { throw (ClassNotFoundException) pae.getException(); } } 下面是LaunchedURLClassLoader的一个测试：复制代码下面是LaunchedURLClassLoader的一个测试： // 注册org.springframework.boot.loader.jar.Handler URL协议处理器 JarFile.registerUrlProtocolHandler(); // 构造LaunchedURLClassLoader类加载器，这里使用了2个URL，分别对应jar包中依赖包spring-boot-loader和spring-boot，使用 "!/" 分开，需要org.springframework.boot.loader.jar.Handler处理器处理 LaunchedURLClassLoader classLoader = new LaunchedURLClassLoader( new URL[] { 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!/") , 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!/") }, LaunchedURLClassLoaderTest.class.getClassLoader()); // 加载类 // 这2个类都会在第二步本地查找中被找出(URLClassLoader的findClass方法) classLoader.loadClass("org.springframework.boot.loader.JarLauncher"); classLoader.loadClass("org.springframework.boot.SpringApplication"); // 在第三步使用默认的加载顺序在ApplicationClassLoader中被找出 classLoader.loadClass("org.springframework.boot.autoconfigure.web.DispatcherServletAutoConfiguration");复制代码 Spring Boot Loader的作用SpringBoot在可执行jar包中定义了自己的一套规则，比如第三方依赖jar包在/lib目录下，jar包的URL路径使用自定义的规则并且这个规则需要使用org.springframework.boot.loader.jar.Handler处理器处理。它的Main-Class使用JarLauncher，如果是war包，使用WarLauncher执行。这些Launcher内部都会另起一个线程启动自定义的SpringApplication类。 这些特性通过spring-boot-maven-plugin插件打包完成。 BLOG地址：www.liangsonghua.com 关注微信公众号：松花皮蛋的黑板报，获取更多精彩！ 公众号介绍：分享在京东工作的技术感悟，还有JAVA技术和业内最佳实践，大部分都是务实的、能看懂的、可复现的
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