詳解java -jar命令及SpringBoot通過java -jav啟動的過程

猿友 2021-08-02 09:54:34 瀏覽數(shù) (9122)

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本篇文章將為大家講述關(guān)于 SpringBoot 項目工程完成后，是如何通過 java-jar 命令來啟動的，以及介紹 java-jar 命令的詳細(xì)內(nèi)容。希望本篇文章能夠幫助到大家的學(xué)習(xí)！

Pre

大家開發(fā)的基于Spring Boot 的應(yīng)用，jar形式，發(fā)布的時候，絕大部分都是使用java -jar 啟動。得益于Spring Boot 的封裝，再也不用操心搭建tomcat等相關(guān)web容器le , 一切變得非常美好，那SpringBoot是怎么做到的呢？

引導(dǎo)

新建工程打包啟動

我們新創(chuàng)建一個Spring Boot的工程

2021052411455658

其中打包的配置為

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

先打包一下

在這里插入圖片描述

查看target目錄

2021052411455660

然后啟動

2021052411455661

java -jar 干啥的

我們先看看 java -jar 干了啥？

在oracle官網(wǎng)找到了該命令的描述：

If the -jar option is specified, its argument is the name of the JAR file containing class and resource files for the application. The startup class must be indicated by the Main-Class manifest header in its source code.

使用-jar參數(shù)時，后面的參數(shù)是的jar 【spring-0.0.1-SNAPSHOT.jar】，該jar文件中包含的是class和資源文件；在manifest文件中有Main-Class的定義；Main-Class的源碼中指定了整個應(yīng)用的啟動類；

簡單來說： java -jar會去找jar中的manifest文件，去找到Main-Class對應(yīng)的真正的啟動類；

那看看去吧

2021052411455763

咦，這個Main-Class 是Spring Boot 的。

我們還看到有個Start Class

2021052411455764

官方文檔中，只提到過Main-Class ，并沒有提到Start-Class；
Start-Class的值是com.artisan.spring.Application，這是我們的java代碼中的唯一類，包含main方法，是能夠真正的應(yīng)用啟動類

2021052411455765

所以問題就來了：理論上看，執(zhí)行java -jar命令時JarLauncher類會被執(zhí)行，但實際上是com.artisan.spring.Application被執(zhí)行了，這其中發(fā)生了什么呢？why？

打包插件

事實上，Java沒有提供任何標(biāo)準(zhǔn)的方式來加載嵌套的jar文件（jar中包含jar ,即Spring Boot 中的fat jar）

Spring Boot 默認(rèn)的打包插件如下：

	<build>
		<plugins>
			<plugin>
				<groupId>org.springframework.boot</groupId>
				<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
			</plugin>
		</plugins>
	</build>

執(zhí)行maven clean package之后，會生成兩個文件，剛才我們也看到了

在這里插入圖片描述

spring-boot-maven-plugin簡介

spring-boot-maven-plugin項目存在于spring-boot-tools目錄中。

spring-boot-maven-plugin默認(rèn)有5個goals：repackage、run、start、stop、build-info。在打包的時候默認(rèn)使用的是repackage。

spring-boot-maven-plugin的repackage能夠?qū)vn package生成的軟件包，再次打包為可執(zhí)行的軟件包，并將mvn package生成的軟件包重命名為.original*

spring-boot-maven-plugin的repackage在代碼層面調(diào)用了RepackageMojo的execute方法，而在該方法中又調(diào)用了repackage方法。

private void repackage() throws MojoExecutionException {
   // maven生成的jar，最終的命名將加上.original后綴
   Artifact source = getSourceArtifact();
   // 最終為可執(zhí)行jar，即fat jar
   File target = getTargetFile();
   // 獲取重新打包器，將maven生成的jar重新打包成可執(zhí)行jar
   Repackager repackager = getRepackager(source.getFile());
   // 查找并過濾項目運行時依賴的jar
   Set<Artifact> artifacts = filterDependencies(this.project.getArtifacts(),
         getFilters(getAdditionalFilters()));
   // 將artifacts轉(zhuǎn)換成libraries
   Libraries libraries = new ArtifactsLibraries(artifacts, this.requiresUnpack,
         getLog());
   try {
      // 獲得Spring Boot啟動腳本
      LaunchScript launchScript = getLaunchScript();
      // 執(zhí)行重新打包，生成fat jar
      repackager.repackage(target, libraries, launchScript);
   }catch (IOException ex) {
      throw new MojoExecutionException(ex.getMessage(), ex);
   }
   // 將maven生成的jar更新成.original文件
   updateArtifact(source, target, repackager.getBackupFile());
}

執(zhí)行以上命令之后，便生成了打包結(jié)果對應(yīng)的兩個文件。

包結(jié)構(gòu)

下面針對文件的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進(jìn)行一探究竟。

spring-0.0.1-SNAPSHOT.jar
├── META-INF
│   └── maven(主要是pom文件)
│   └── MANIFEST.MF
├── BOOT-INF
│   ├── classes
│   │   └── 應(yīng)用程序類
│   └── lib
│       └── 第三方依賴jar
└── org
    └── springframework
        └── boot
            └── loader
                └── springboot啟動程序

META-INF內(nèi)容

Manifest-Version: 1.0
Spring-Boot-Classpath-Index: BOOT-INF/classpath.idx
Implementation-Title: spring
Implementation-Version: 0.0.1-SNAPSHOT
Spring-Boot-Layers-Index: BOOT-INF/layers.idx
Start-Class: com.artisan.spring.Application
Spring-Boot-Classes: BOOT-INF/classes/
Spring-Boot-Lib: BOOT-INF/lib/
Build-Jdk-Spec: 1.8
Spring-Boot-Version: 2.4.1
Created-By: Maven Jar Plugin 3.2.0
Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher

Main-Class：org.springframework.boot.loader.JarLauncher ，這個是jar啟動的Main函數(shù)Start-Class: com.artisan.spring.Application，這個是我們應(yīng)用自己的Main函數(shù)

Archive的概念

在繼續(xù)了解底層概念和原理之前，我們先來了解一下Archive的概念：

archive即歸檔文件，這個概念在linux下比較常見
通常就是一個tar/zip格式的壓縮包
jar是zip格式

SpringBoot抽象了Archive的概念，一個Archive可以是jar（JarFileArchive），可以是一個文件目錄（ExplodedArchive），可以抽象為統(tǒng)一訪問資源的邏輯層

關(guān)于Spring Boot中Archive的源碼如下：

public interface Archive extends Iterable<Archive.Entry> {
    // 獲取該歸檔的url
    URL getUrl() throws MalformedURLException;
    // 獲取jar!/META-INF/MANIFEST.MF或[ArchiveDir]/META-INF/MANIFEST.MF
    Manifest getManifest() throws IOException;
    // 獲取jar!/BOOT-INF/lib/*.jar或[ArchiveDir]/BOOT-INF/lib/*.jar
    List<Archive> getNestedArchives(EntryFilter filter) throws IOException;
}

SpringBoot定義了一個接口用于描述資源，也就是org.springframework.boot.loader.archive.Archive。

2021052411455869

該接口有兩個實現(xiàn)，分別是

org.springframework.boot.loader.archive.ExplodedArchive
org.springframework.boot.loader.archive.JarFileArchive。

前者用于在文件夾目錄下尋找資源，后者用于在jar包環(huán)境下尋找資源。而在SpringBoot打包的fatJar中，則是使用后者JarFileArchive

JarFile

JarFile：對jar包的封裝，每個JarFileArchive都會對應(yīng)一個JarFile。

JarFile被構(gòu)造的時候會解析內(nèi)部結(jié)構(gòu)，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(yīng)的URL為：

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

它對應(yīng)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(nèi)部的一些依賴jar對應(yīng)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SpringBoot內(nèi)部擴(kuò)展出來的一種URL協(xié)議。

JarLauncher工作流程

從MANIFEST.MF可以看到Main函數(shù)是JarLauncher，下面來分析它的工作流程。JarLauncher類的繼承結(jié)構(gòu)是：

class JarLauncher extends ExecutableArchiveLauncher
class ExecutableArchiveLauncher extends Launcher

Launcher for JAR based archives. This launcher assumes that dependency jars are included inside a /BOOT-INF/lib directory and that application classes are included inside a /BOOT-INF/classes directory.

什么意思呢？

按照定義，JarLauncher可以加載內(nèi)部/BOOT-INF/lib下的jar及/BOOT-INF/classes下的應(yīng)用class。

public class JarLauncher extends ExecutableArchiveLauncher {
    public JarLauncher() {}
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new JarLauncher().launch(args);
    }
}

其主入口新建了JarLauncher并調(diào)用父類Launcher中的launch方法啟動程序。在創(chuàng)建JarLauncher時，父類ExecutableArchiveLauncher找到自己所在的jar，并創(chuàng)建archive。

JarLauncher繼承于org.springframework.boot.loader.ExecutableArchiveLauncher。該類的無參構(gòu)造方法最主要的功能就是構(gòu)建了當(dāng)前main方法所在的FatJar的JarFileArchive對象。

下面來看launch方法。該方法主要是做了2個事情：

（1）以FatJar為file作為入?yún)?，?gòu)造JarFileArchive對象。獲取其中所有的資源目標(biāo)，取得其Url，將這些URL作為參數(shù)，構(gòu)建了一個URLClassLoader。

（2）以第一步構(gòu)建的ClassLoader加載MANIFEST.MF文件中Start-Class指向的業(yè)務(wù)類，并且執(zhí)行靜態(tài)方法main。進(jìn)而啟動整個程序。

public abstract class ExecutableArchiveLauncher extends Launcher {
    private final Archive archive;
    public ExecutableArchiveLauncher() {
        try {
            // 找到自己所在的jar，并創(chuàng)建Archive
            this.archive = createArchive();
        }
        catch (Exception ex) {
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
    }
}
 
 
public abstract class Launcher {
    protected final Archive createArchive() throws Exception {
        ProtectionDomain protectionDomain = getClass().getProtectionDomain();
        CodeSource codeSource = protectionDomain.getCodeSource();
        URI location = (codeSource == null ? null : codeSource.getLocation().toURI());
        String path = (location == null ? null : location.getSchemeSpecificPart());
        if (path == null) {
            throw new IllegalStateException("Unable to determine code source archive");
        }
        File root = new File(path);
        if (!root.exists()) {
            throw new IllegalStateException(
                    "Unable to determine code source archive from " + root);
        }
        return (root.isDirectory() ? new ExplodedArchive(root)
                : new JarFileArchive(root));
    }
}

在Launcher的launch方法中，通過以上archive的getNestedArchives方法找到/BOOT-INF/lib下所有jar及/BOOT-INF/classes目錄所對應(yīng)的archive，通過這些archives的url生成LaunchedURLClassLoader，并將其設(shè)置為線程上下文類加載器，啟動應(yīng)用。

至此，才執(zhí)行我們應(yīng)用程序主入口類的main方法，所有應(yīng)用程序類文件均可通過/BOOT-INF/classes加載，所有依賴的第三方j(luò)ar均可通過/BOOT-INF/lib加載。

小結(jié)

JarLauncher通過加載BOOT-INF/classes目錄及BOOT-INF/lib目錄下jar文件，實現(xiàn)了fat jar的啟動。
SpringBoot通過擴(kuò)展JarFile、JarURLConnection及URLStreamHandler，實現(xiàn)了jar in jar中資源的加載。
SpringBoot通過擴(kuò)展URLClassLoader–LauncherURLClassLoader，實現(xiàn)了jar in jar中class文件的加載。
WarLauncher通過加載WEB-INF/classes目錄及WEB-INF/lib和WEB-INF/lib-provided目錄下的jar文件，實現(xiàn)了war文件的直接啟動及web容器中的啟動。

通過spring-boot-plugin 生成了MANIFEST.MF ， main-class 指定運行java -jar的主程序把依賴的jar文件打包在fat jar.

以上就是關(guān)于 java -jar命令的詳細(xì)內(nèi)容以及 SpringBoot 如何使用 java -jar命令來啟動項目的具體過程，更多相關(guān) SpringBoot java -jar啟動內(nèi)容請搜索W3Cschool以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持！

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