SpringBoot打的包为什么能直接运行？

Spring Boot 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。

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在pom文件里加入这个插件即可：

 
 
 
 
  
  
  
        
  
  
         
  
  
         
  
  
   org.springframework.boot      
  
  
   spring-boot-maven-plugin

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

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

运行 Spring Boot 应用的几种方式看这篇：运行 Spring Boot 应用的3种方式。

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

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。

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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!/

它对应的JarFile为：

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

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    
  
  
  ...

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

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 Spring Boot 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);      
  
  
  }

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();      
  
  
  }

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);      
  
  
   }      
  
  
  }

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。Spring Boo主类及目录结构介绍，这篇看下。

关于自定义的类加载器LaunchedURLClassLoader

LaunchedURLClassLoader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);      
  
  
  }

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>() {      
  
  
   public Class 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：

 
 
 
 
  
  
  
  // 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");

Spring Boot Loader的作用

Spring Boot 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。

网站栏目：SpringBoot打的包为什么能直接运行？
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