java -jar命令及SpringBoot通过java -jav启动项目的过程

2023-05-20 08:05:18 java

本篇文章将为大家讲述关于 SpringBoot 项目工程完成后，是如何通过 java-jar 命令来启动的，以及介绍 java-jar 命令的详细内容。希望本篇文章能够帮助到大家的学习！

Pre

大家开发的基于Spring Boot 的应用 ，jar形式， 发布的时候，绝大部分都是使用java -jar 启动。 得益于Spring Boot 的封装 ， 再也不用操心搭建Tomcat等相关WEB容器le , 一切变得非常美好， 那SpringBoot是怎么做到的呢？

引导

新建工程 打包 启动

我们新创建一个Spring Boot的工程

其中打包的配置为

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

先打包一下

查看target目录

然后启动

java -jar 干啥的

我们先看看 java -jar 干了啥 ？

在oracle官网找到了该命令的描述：

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参数时，后面的参数是的jar 【spring-0.0.1-SNAPSHOT.jar】，该jar文件中包含的是class和资源文件； 在manifest文件中有Main-Class的定义；Main-Class的源码中指定了整个应用的启动类；

简单来说： java -jar会去找jar中的manifest文件，去找到Main-Class对应的真正的启动类；

那看看去吧

咦 ，这个Main-Class 是Spring Boot 的。

我们还看到有个Start Class

官方文档中，只提到过Main-Class ，并没有提到Start-Class；
Start-Class的值是com.artisan.spring.Application，这是我们的java代码中的唯一类，包含main方法， 是能够真正的应用启动类

所以问题就来了：理论上看，执行java -jar命令时JarLauncher类会被执行，但实际上是com.artisan.spring.Application被执行了，这其中发生了什么呢？why？

打包插件

事实上，Java没有提供任何标准的方式来加载嵌套的jar文件 （jar中包含jar ,即Spring Boot 中的fat jar）

Spring Boot 默认的打包插件如下：

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

执行maven clean package之后，会生成两个文件，刚才我们也看到了

spring-boot-maven-plugin简介

spring-boot-maven-plugin项目存在于spring-boot-tools目录中。

spring-boot-maven-plugin默认有5个Goals：repackage、run、start、stop、build-info。在打包的时候默认使用的是repackage。

spring-boot-maven-plugin的repackage能够将mvn package生成的软件包，再次打包为可执行的软件包，并将mvn package生成的软件包重命名为.original*

spring-boot-maven-plugin的repackage在代码层面调用了RepackageMojo的execute方法，而在该方法中又调用了repackage方法。

private void repackage() throws MojoExecutionException {
   // maven生成的jar，最终的命名将加上.original后缀
   Artifact source = getSourceArtifact();
   // 最终为可执行jar，即fat jar
   File target = getTargetFile();
   // 获取重新打包器，将maven生成的jar重新打包成可执行jar
   Repackager repackager = getRepackager(source.getFile());
   // 查找并过滤项目运行时依赖的jar
   Set<Artifact> artifacts = filterDependencies(this.project.getArtifacts(),
         getFilters(getAdditionalFilters()));
   // 将artifacts转换成libraries
   Libraries libraries = new ArtifactsLibraries(artifacts, this.requiresUnpack,
         getLog());
   try {
      // 获得Spring Boot启动脚本
      LaunchScript launchScript = getLaunchScript();
      // 执行重新打包，生成fat jar
      repackager.repackage(target, libraries, launchScript);
   }catch (IOException ex) {
      throw new MojoExecutionException(ex.getMessage(), ex);
   }
   // 将maven生成的jar更新成.original文件
   updateArtifact(source, target, repackager.getBackupFile());
}

执行以上命令之后，便生成了打包结果对应的两个文件。

包结构

下面针对文件的内容和结构进行一探究竟。

spring-0.0.1-SNAPSHOT.jar
├── META-INF
│   └── maven(主要是pom文件)
│   └── MANIFEST.MF
├── BOOT-INF
│   ├── classes
│   │   └── 应用程序类
│   └── lib
│       └── 第三方依赖jar
└── org
    └── springframework
        └── boot
            └── loader
                └── springboot启动程序

META-INF内容

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 ，这个是jar启动的Main函数Start-Class: com.artisan.spring.Application，这个是我们应用自己的Main函数

Archive的概念

在继续了解底层概念和原理之前，我们先来了解一下Archive的概念：

  • archive即归档文件，这个概念在linux下比较常见
  • 通常就是一个tar/zip格式的压缩包
  • jar是zip格式

SpringBoot抽象了Archive的概念，一个Archive可以是jar（JarFileArchive），可以是一个文件目录（ExplodedArchive），可以抽象为统一访问资源的逻辑层

关于Spring Boot中Archive的源码如下：

public interface Archive extends Iterable<Archive.Entry> {
    // 获取该归档的url
    URL getUrl() throws MalfORMedURLException;
    // 获取jar!/META-INF/MANIFEST.MF或[ArchiveDir]/META-INF/MANIFEST.MF
    Manifest getManifest() throws IOException;
    // 获取jar!/BOOT-INF/lib/*.jar或[ArchiveDir]/BOOT-INF/lib/*.jar
    List<Archive> getNestedArchives(EntryFilter filter) throws IOException;
}

SpringBoot定义了一个接口用于描述资源，也就是org.springframework.boot.loader.archive.Archive。

该接口有两个实现，分别是

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

前者用于在文件夹目录下寻找资源，后者用于在jar包环境下寻找资源。而在SpringBoot打包的fatJar中，则是使用后者JarFileArchive

JarFile

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SpringBoot内部扩展出来的一种URL协议。

JarLauncher工作流程

从MANIFEST.MF可以看到Main函数是JarLauncher，下面来分析它的工作流程。JarLauncher类的继承结构是：

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？

按照定义，JarLauncher可以加载内部/BOOT-INF/lib下的jar及/BOOT-INF/classes下的应用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并调用父类Launcher中的launch方法启动程序。在创建JarLauncher时，父类ExecutableArchiveLauncher找到自己所在的jar，并创建archive。

JarLauncher继承于org.springframework.boot.loader.ExecutableArchiveLauncher。该类的无参构造方法最主要的功能就是构建了当前main方法所在的FatJar的JarFileArchive对象。

下面来看launch方法。该方法主要是做了2个事情：

（1）以FatJar为file作为入参，构造JarFileArchive对象。获取其中所有的资源目标，取得其Url，将这些URL作为参数，构建了一个URLClassLoader。

（2）以第一步构建的ClassLoader加载MANIFEST.MF文件中Start-Class指向的业务类，并且执行静态方法main。进而启动整个程序。

public abstract class ExecutableArchiveLauncher extends Launcher {
    private final Archive archive;
    public ExecutableArchiveLauncher() {
        try {
            // 找到自己所在的jar，并创建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，通过以上archive的getNestedArchives方法找到/BOOT-INF/lib下所有jar及/BOOT-INF/classes目录所对应的archive，通过这些archives的url生成LaunchedURLClassLoader，并将其设置为线程上下文类加载器，启动应用。

至此，才执行我们应用程序主入口类的main方法，所有应用程序类文件均可通过/BOOT-INF/classes加载，所有依赖的第三方jar均可通过/BOOT-INF/lib加载。

小结

  • JarLauncher通过加载BOOT-INF/classes目录及BOOT-INF/lib目录下jar文件，实现了fat jar的启动。
  • SpringBoot通过扩展JarFile、JarURLConnection及URLStreamHandler，实现了jar in jar中资源的加载。
  • SpringBoot通过扩展URLClassLoader–LauncherURLClassLoader，实现了jar in jar中class文件的加载。
  • WarLauncher通过加载WEB-INF/classes目录及WEB-INF/lib和WEB-INF/lib-provided目录下的jar文件，实现了war文件的直接启动及web容器中的启动。

通过spring-boot-plugin 生成了MANIFEST.MF ， main-class 指定运行java -jar的主程序把依赖的jar文件 打包在fat jar.

以上就是关于 java -jar命令的详细内容以及 SpringBoot 如何使用 java -jar命令来启动项目的具体过程。

到此这篇关于java -jar命令及SpringBoot通过java -jav启动的过程的文章就介绍到这了,更多相关SpringBoot java -jav启动内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

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