為什麼SpringBoot的jar可以直接運行

這篇文章主要介紹了為什麼SpringBoot的jar可以直接運行，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧
SpringBoot提供了一個插件spring-boot-maven-plugin用於把程序打包成一個可執行的jar包。在pom文件里加入這個插件即可：

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

然後可以直接執行jar包就能啟動程序了：
java -jar executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar
打包出來fat jar內部有4種文件類型：
META-INF文件夾：程序入口，其中MANIFEST.MF用於描述jar包的信息
lib目錄：放置第三方依賴的jar包，比如springboot的一些jar包
spring boot loader相關的代碼
模塊自身的代碼
MANIFEST.MF文件的內容：
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
我們看到，它的Main-Class是org.springframework.boot.loader.JarLauncher，當我們使用java -jar執行jar包的時候會調用JarLauncher的main方法，而不是我們編寫的SpringApplication。
那麼JarLauncher這個類是的作用是什麼的？
它是SpringBoot內部提供的工具Spring Boot Loader提供的一個用於執行Application類的工具類(fat jar內部有spring loader相關的代碼就是因為這裡用到了)。相當於Spring Boot Loader提供了一套標準用於執行SpringBoot打包出來的jar
Spring Boot Loader抽象的一些類
抽象類Launcher：各種Launcher的基礎抽象類，用於啟動應用程序；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包裡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包裡面的class文件，那麼會使 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。
JarLauncher的執行過程
JarLauncher的main方法：
public static void main(String[] args) { // 構造JarLauncher，然後調用它的launch方法。參數是控制檯傳遞的 new JarLauncher().launch(args); }
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，這裡構造了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：
protected void launch(String[] args) { try { // 在系統屬性中設置註冊了自定義的URL處理器：org.springframework.boot.loader.jar.Handler。如果URL中沒有指定處理器，會去系統屬性中查詢 JarFile.registerUrlProtocolHandler(); // 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 // 根據getClassPathArchives得到的JarFileArchive集合去創建類加載器ClassLoader。這裡會構造一個LaunchedURLClassLoader類加載器，這個類加載器繼承URLClassLoader，並使用這些JarFileArchive集合的URL構造成URLClassPath // LaunchedURLClassLoader類加載器的父類加載器是當前執行類JarLauncher的類加載器 ClassLoader classLoader = createClassLoader(getClassPathArchives()); // getMainClass方法會去項目自身的Archive中的Manifest中找出key為Start-Class的類 // 調用重載方法launch launch(args, getMainClass(), classLoader); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); System.exit(1); } } // Archive的getMainClass方法 // 這裡會找出spring.study.executablejar.ExecutableJarApplication這個類 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重載方法 protected void launch(String[] args, String mainClass, ClassLoader classLoader) throws Exception { // 創建一個MainMethodRunner，並把args和Start-Class傳遞給它 Runnable runner = createMainMethodRunner(mainClass, args, classLoader); // 構造新線程 Thread runnerThread = new Thread(runner); // 線程設置類加載器以及名字，然後啟動 runnerThread.setContextClassLoader(classLoader); runnerThread.setName(Thread.currentThread().getName()); runnerThread.start(); }
MainMethodRunner的run方法：
@Override public void run() { try { // 根據Start-Class進行實例化 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，拋出異常 if (mainMethod == null) { throw new IllegalStateException( this.mainClassName + " does not have a main method"); } // 調用 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); } }
Start-Class的main方法調用之後，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。
關於自定義的類加載器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，後面真正去加載類的規則改變了，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則：
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); }
加載規則：
如果根類加載器存在，調用它的加載方法。這裡是根類加載是ExtClassLoader
調用LaunchedURLClassLoader自身的findClass方法，也就是URLClassLoader的findClass方法
調用父類的loadClass方法，也就是執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：
protected Class

findClass(final String name) throws ClassNotFoundException { try { return AccessController.doPrivileged( new PrivilegedExceptionAction<Class

>() { public Class

run() throws ClassNotFoundException { // 把類名解析成路徑並加上.class後綴 String path = name.replace('.', '/').concat(".class"); // 基於之前得到的第三方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 // 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 // 那麼找出的資源對應的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 Resource res = ucp.getResource(path, false); if (res != null) { // 找到了資源 try { return defineClass(name, res); } catch (IOException e) { throw new ClassNotFoundException(name, e); } } else { // 找不到資源的話直接拋出ClassNotFoundException異常 throw new ClassNotFoundException(name); } } }, acc); } catch (java.security.PrivilegedActionException pae) { throw (ClassNotFoundException) pae.getException(); } }
下面是LaunchedURLClassLoader的一個測試：
// 註冊org.springframework.boot.loader.jar.Handler URL協議處理器 JarFile.registerUrlProtocolHandler(); // 構造LaunchedURLClassLoader類加載器，這裡使用了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 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()); // 加載類 // 這2個類都會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"); // 在第三步使用默認的加載順序在ApplicationClassLoader中被找出 classLoader.loadClass("org.springframework.boot.autoconfigure.web.DispatcherServletAutoConfiguration");
Spring Boot Loader的作用
SpringBoot在可執行jar包中定義了自己的一套規則，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則並且這個規則需要使用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執行。這些Launcher內部都會另起一個線程啟動自定義的SpringApplication類。