Spring Boot 打的包为什么能直接运行?

  1. 云栖社区>
  2. 云栖号资讯>
  3. 博客>
  4. 正文

Spring Boot 打的包为什么能直接运行?

云栖号资讯小哥 2020-05-27 15:17:33 浏览549
展开阅读全文

云栖号资讯:【点击查看更多行业资讯
在这里您可以找到不同行业的第一手的上云资讯,还在等什么,快来!

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。

在pom文件里加入这个插件即可:

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

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:

1.META-INF文件夹:程序入口,其中MANIFEST.MF用于描述jar包的信息
2.lib目录:放置第三方依赖的jar包,比如springboot的一些jar包
3.spring boot loader相关的代码
4.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。
关注微信公众号:互联网架构师,在后台回复:2T,可以获取我整理的Spring boot 视频教程,都是干货。

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:
1.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
2.调用LaunchedURLClassLoader自身的findClass方法,也就是URLClassLoader的findClass方法
3.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<Class<?>>() {  
 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。

【云栖号在线课堂】每天都有产品技术专家分享!
课程地址:https://yqh.aliyun.com/zhibo

立即加入社群,与专家面对面,及时了解课程最新动态!
【云栖号在线课堂 社群】https://c.tb.cn/F3.Z8gvnK

原文发布时间:2020-05-27
本文作者:Format
本文来自:“互联网架构师 微信公众号”,了解相关信息可以关注“互联网架构师

网友评论

登录后评论
0/500
评论
云栖号资讯小哥
+ 关注
所属团队号: 云栖号资讯