详解java -jar命令及SpringBoot通过java -jav启动的过程
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 jarFile target = getTargetFile();// 获取重新打包器,将maven生成的jar重新打包成可执行jarRepackager repackager = getRepackager(source.getFile());// 查找并过滤项目运行时依赖的jarSet<Artifact> artifacts = filterDependencies(this.project.getArtifacts(),getFilters(getAdditionalFilters()));// 将artifacts转换成librariesLibraries 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 jarrepackager.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urlURL getUrl() throws MalformedURLException;// 获取jar!/META-INF/MANIFEST.MF或[ArchiveDir]/META-INF/MANIFEST.MFManifest getManifest() throws IOException;// 获取jar!/BOOT-INF/lib/*.jar或[ArchiveDir]/BOOT-INF/lib/*.jarList<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Archivethis.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。
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