Spring Boot 的java -jar命令啟動原理詳解
導語
在運用Spring Boot 後，我們基本上擺脫之前專案每次上線的時候把專案打成war包。當然也不排除一些奇葩的規定，必須要用war包上線，不過很多時候，我們對一些東西只是處在使用的階段，並不會去深入的研究使用的原理是什麼，這貌似也是大多數人的固定思維。
或許正是如此，總會有些沒有固定思維的人會去積極的探索原理，當然這話不是說我是積極的，我其實也是隻原理的搬運工。今天和大家來簡單的說下Spring Boot 的專案在執行Java -jar的原理。
jar包目錄和jar命令啟動入口
在正式開始之前，我們先來看看把jar包進行解壓。然後用tree /f命令檢視目錄結構（由於筆者寫博文時用的是window，所以用的是tree /f命令），由於目錄結構太長，這裡做了相應省略，如下：
├─BOOT-INF
│ ├─classes
│ │ │ application.properties
│ │ │
│ │ └─com
│ │ └─spring
│ │ └─boot
│ │ └─test
│ │ SpringBootTestApplication.class
│ │
│ └─lib
│ classmate-1.5.1.jar
│ hibernate-validator-6.0.18.Final.jar
│ …………此處省略…………
│
├─META-INF
│ │ MANIFEST.MF
│ │
│ └─maven
│ └─com.spring.boot.test
│ └─spring-boot-test
│ pom.properties
│ pom.xml
│
└─org
└─springframework
└─boot
└─loader
│ ExecutableArchiveLauncher.class
│ JarLauncher.class
│ LaunchedURLClassLoader$UseFastConnectionExceptionsEnumeration.class
│ LaunchedURLClassLoader.class
│ Launcher.class
│ MainMethodRunner.class
│ PropertiesLauncher$1.class
│ PropertiesLauncher$ArchiveEntryFilter.class
│ PropertiesLauncher$PrefixMatchingArchiveFilter.class
│ PropertiesLauncher.class
│ WarLauncher.class
│
├─archive
│ Archive$Entry.class
│ …………此處省略…………
│
├─data
│ RandomAccessData.class
│ …………此處省略…………
│
├─jar
│ AsciiBytes.class
│ Bytes.class
│ …………此處省略…………
│
└─util
SystemPropertyUtils.class
先簡單說下上面目錄結構，大體目錄分三層：BOOT-INF、META-INF、org，BOOT-INF是存放對應的應用服務的.class檔案和Maven依賴的jar包，包括啟動類SpringBootTestApplication，META-INF下存放的是Maven相關的pom資訊和MANIFEST.MF檔案，org資料夾下存放的是Spring boot loader模組編譯的.class檔案，也就是jar啟動的關鍵程式碼所在。
在執行java -jar命令的時候，它的啟動類配置實在jar包目錄下META-INF資料夾下的名MANIFEST.MF檔案中，在這個檔案中有一個名為Main-Class的屬性，我們來看下這個檔案的具體內容：
Manifest-Version: 1.0 Implementation-Title: spring-boot-test Implementation-Version: 0.0.1-SNAPSHOT Start-Class: com.spring.boot.test.SpringBootTestApplication Spring-Boot-Classes: BOOT-INF/classes/ Spring-Boot-Lib: BOOT-INF/lib/ Build-Jdk-Spec: 1.8 Spring-Boot-Version: 2.2.3.RELEASE Created-By: Maven Archiver 3.4.0 Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher
從上面的配置檔案中，可以看到Main-Class屬性指向的Class為org.springframework.boot.loader.JarLauncher，而JarLauncher是JAR的啟動器，這個類是在org/springframework/boot/loader/,然後可以看到專案所定義的啟動類是指向Start-Class這個屬性的。
JAR檔案啟動器——JarLauncher
在上面我們說了JarLauncher是JAR可執行的啟動器，那麼它和專案的啟動類SpringBootTestApplication有什麼關聯呢？先給大家來個示例，先來到解壓目錄下執行命令：java org.springframework.boot.loader.JarLauncher，然後便是如下介面：
C:\Users\elisha\Desktop\spring-boot-test-0.0.1-SNAPSHOT>java org.springframework.boot.loader.JarLauncher . ____ _ __ _ _ /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __ __ _ \ \ \ \ ( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \ \\/ ___)| |_)| | | | | || (_| | ) ) ) ) ' |____| .__|_| |_|_| |_\__,| / / / / =========|_|==============|___/=/_/_/_/ :: Spring Boot :: (v2.2.3.RELEASE) 2020-01-18 14:28:19.866 INFO 3644 --- [ main] c.s.boot.test.SpringBootTestApplication : Starting SpringBootTestApplication on LAPTOP-R2NNI9CM with PID 3644 (C:\Users\elisha\Desktop\spring-boot-test-0.0.1-SNAPSHOT\BOOT-INF\classes started by elisha in C:\Users\elisha\Desktop\spring-boot-test-0.0.1-SNAPSHOT)
從上面的執行介面可以看到專案引導類SpringBootTestApplication會被JarLauncher類進行引導，但是如果我們到BOOT-INF/class目錄下，然後也執行java com.spring.boot.test.SpringBootTestApplication,會報SpringApplication的ClassNotFoundException這個錯誤，由此可以得知這是因為java命令未指定Class Path。不過當前Spring Boot依賴的JAR檔案都是存放在BOOT-INF/lib下，而org.springframework.boot.loader.JarLauncher會將JAR作為SpringBootTestApplication類庫的依賴，這也就是為什麼JarLauncher能引導SpringBootTestApplication，反之則是不可以的，那麼對於SpringBootTestApplication是JarLauncher的子程序，還是處於同一層級呢？接下來我們來看看JarLauncher的原理。
JarLauncher實現引導原理
因為org.springframework.boot.loader.JarLauncher的類是在spring-boot-loader中，但是若想在IDEA中來看原始碼，需要在pom檔案中引入如下配置：
<dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-loader</artifactId> <scope>provided</scope> </dependency>
在引入上面的配置檔案後，便可以在IDEA中檢視原始碼了，使用CTRL+N命令來搜尋JarLauncher類，那就來看下原始碼，如下：
public class JarLauncher extends ExecutableArchiveLauncher {
static final String BOOT_INF_CLASSES = "BOOT-INF/classes/";
static final String BOOT_INF_LIB = "BOOT-INF/lib/";
public JarLauncher() {
}
protected JarLauncher(Archive archive) {
super(archive);
}
@Override
protected boolean isNestedArchive(Archive.Entry entry) {
if (entry.isDirectory()) {
return entry.getName().equals(BOOT_INF_CLASSES);
}
return entry.getName().startsWith(BOOT_INF_LIB);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
new JarLauncher().launch(args);
}
}
從上面的JarLauncher類中，可以看到兩個常量：BOOT_INF_CLASSES、BOOT_INF_LIB，而它們又分別指向如下路徑：BOOT-INF/classes/、BOOT-INF/lib/，並用isNestedArchive(Archive.Entry entry)方法進行判斷（在Spring Boot中Archive，抽象出了Archive的概念，一個Archive可以是一個Jar（JarFileArchive）、也可以是一個目錄（ExplodedArchive），在這裡可以理解為Spring Boot抽象出來的同一訪問資源層。），從isNestedArchive方法的引數Archive.Entry物件貌似為一個JAR檔案中的資源，譬如application.properties，同時這個物件和JarEntry是類似的，其name屬性（Archive.Entry#getName()）便是Jar資源的相對路徑。當application.properties資源在FAT JAR目錄下時，其實Archive.Entry#getName()就是/BOOT-INF/classes/application.properties,此時便符合startsWith方法的判斷，所以isNestedArchive(Archive.Entry entry)便返回為true。當返回為false時，便說明FAT JAR被解壓到檔案目錄了，由此也說明了Spring Boot應用可以通過java org.springframework.boot.loader.JarLauncher命令啟動的原因了。
Archive.Entry的實現
上面說了在Spring Boot中Archive，抽象出了Archive的概念，一個Archive可以是一個Jar（JarFileArchive）、也可以是一個目錄（ExplodedArchive），這裡所說的JarFileArchive、ExplodedArchive便是Archive的兩種是想方式，對於這兩個類的實現程式碼感興趣額同學可以自己去看看。
不過由此也說明了JarLauncher既支援JAR啟動，又支援檔案系統啟動。同時JarLauncher在作為引導類的時候，當執行java -jar 命令式，/META-INF/ 下MANIFEST.MF檔案中的Main-Class屬性將呼叫它的,main(String [])方法，其實它還是呼叫JarLauncher #launch(args)方法，這個方法是實現基類Launcher，這裡簡單看下這個方法的實現：
protected void launch(String[] args) throws Exception {
JarFile.registerUrlProtocolHandler();
ClassLoader classLoader = createClassLoader(getClassPathArchives());
launch(args,getMainClass(),classLoader);
}
總結
本篇文章簡單的講解了一下，java -jar命令的一個執行的原理，首先說了下jar包目錄和jar命令啟動入口，然後說了下JAR檔案啟動器——JarLauncher和JarLauncher實現引導原理，最後說了下Archive.Entry的實現，這個實現的原理也是比較複雜，後面如果有機會，會再寫篇文章來進行說明。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支援我們。