springboot的jar能獨立運行的原因解析
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能獨立運行的jar文件
在開發(fā)springboot應(yīng)用時,通過java -jar命令啟動應(yīng)用是常用的方式,今天就來一起了解這個簡單操作背后的技術(shù);
開發(fā)demo
開發(fā)一個springboot應(yīng)用作為本次研究的對象,對應(yīng)的版本信息如下:
- JDK:1.8.0_211
- springboot:2.3.1.RELEASE
- maven:3.6.0
接下來開發(fā)springboot應(yīng)用,這個應(yīng)用非常簡單:
springboot應(yīng)用名為springbootstarterdemo,pom.xml文件內(nèi)容:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>2.3.1.RELEASE</version>
<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>
<groupId>com.bolingcavalry</groupId>
<artifactId>springbootstarterdemo</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<name>springbootstarterdemo</name>
<description>Demo project for Spring Boot</description>
<properties>
<java.version>1.8</java.version>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
只有一個java類,里面有個http接口:
package com.bolingcavalry.springbootstarterdemo;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.Date;
@SpringBootApplication
@RestController
public class SpringbootstarterdemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringbootstarterdemoApplication.class, args);
}
@RequestMapping(value = "/hello")
public String hello(){
return "hello " + new Date();
}
}
編碼完成,在pom.xml所在目錄執(zhí)行命令
mvn clean package -U -DskipTests
構(gòu)建成功后,在target目錄下得到文件springbootstarterdemo-0.0.1-SNAPSHOT.jar就是這個springbootstarterdemo-0.0.1-SNAPSHOT.jar,此時執(zhí)行java -jar springbootstarterdemo-0.0.1-SNAPSHOT.jar就能啟動應(yīng)用,如下圖:

接下來就用這個springbootstarterdemo-0.0.1-SNAPSHOT.jar來分析jar文件能夠獨立啟動的原因;
java -jar做了什么
先要弄清楚java -jar命令做了什么,在oracle官網(wǎng)找到了該命令的描述:
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.
再次秀出我蹩腳的英文翻譯:
- 使用-jar參數(shù)時,后面的參數(shù)是的jar文件名(本例中是springbootstarterdemo-0.0.1-SNAPSHOT.jar);
- 該jar文件中包含的是class和資源文件;
- 在manifest文件中有Main-Class的定義;
- Main-Class的源碼中指定了整個應(yīng)用的啟動類;(in its source code)
小結(jié)一下:
java -jar會去找jar中的manifest文件,在那里面找到真正的啟動類;
探查springbootstarterdemo-0.0.1-SNAPSHOT.jarspringbootstarterdemo-0.0.1-SNAPSHOT.jar是前面的springboot工程的構(gòu)建結(jié)果,是個壓縮包,用常見的壓縮工具就能解壓,我這里的環(huán)境是MacBook Pro,用unzip即可解壓;解壓后有很多內(nèi)容,我們先關(guān)注manifest相關(guān)的,下圖紅框中就是manifest文件:

打開上圖紅框中的文件,內(nèi)容如下:
Spring-Boot-Classpath-Index: BOOT-INF/classpath.idx Implementation-Title: springbootstarterdemo Implementation-Version: 0.0.1-SNAPSHOT Start-Class: com.bolingcavalry.springbootstarterdemo.Springbootstarter demoApplication Spring-Boot-Classes: BOOT-INF/classes/ Spring-Boot-Lib: BOOT-INF/lib/ Build-Jdk-Spec: 1.8 Spring-Boot-Version: 2.3.1.RELEASE Created-By: Maven Jar Plugin 3.2.0 Implementation-Vendor: Pivotal Software, Inc. Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher
4.在上述內(nèi)容可見Main-Class的值org.springframework.boot.loader.JarLauncher,這個和前面的java官方文檔對應(yīng)上了,正是這個JarLauncher類的代碼中指定了真正的啟動類;
疑惑出現(xiàn)
1.在MANIFEST.MF文件中有這么一行內(nèi)容:
Start-Class: com.bolingcavalry.springbootstarterdemo.Springbootstarter demoApplication
2.前面的java官方文檔中,只提到過Main-Class ,并沒有提到Start-Class;
3.Start-Class的值是SpringbootstarterdemoApplication,這是我們的java代碼中的唯一類,也只真正的應(yīng)用啟動類;
4.所以問題就來了:理論上看,執(zhí)行java -jar命令時JarLauncher類會被執(zhí)行,但實際上是SpringbootstarterdemoApplication被執(zhí)行了,這其中發(fā)生了什么呢?
猜測
動手之前先猜一下,個人覺得原因應(yīng)該如下:
- java -jar命令會啟動JarLauncher;
- Start-Class是給JarLauncher用的;
- JarLauncher根據(jù)Start-Class找到了SpringbootstarterdemoApplication,然后執(zhí)行它;
分析JarLauncher先下載SpringBoot源碼,我下載的是2.3.1版本,地址:https://github.com/spring-projects/spring-boot/releases/tag/v2.3.1.RELEASEJarLauncher所在的工程是spring-boot-loader,先弄明白JarLauncher的繼承關(guān)系,如下圖,可見JarLauncher繼承自ExecutableArchiveLauncher,而ExecutableArchiveLauncher的父類Launcher位于最頂層,是個抽象類:

3. java -jar執(zhí)行的是JarLauncher的main方法,如下,會實例化一個JarLauncher對象,然后執(zhí)行其launch方法,并且將所有入?yún)⒍紟耄?/p>
public static void main(String[] args) throws Exception {
new JarLauncher().launch(args);
}
4.上面的launch方法在父類Launcher中:
protected void launch(String[] args) throws Exception {
// 將jar解壓后運行的方式叫做exploded mode
// 如果是exploded mode,就不能支持通過URL加載jar
// 如果不是exploded mode,就可以通過URL加載jar
if (!isExploded()) {
// 如果允許通過URL加載jar,就在此注冊對應(yīng)的處理類
JarFile.registerUrlProtocolHandler();
}
// 創(chuàng)建classLoader
ClassLoader classLoader = createClassLoader(getClassPathArchivesIterator());
// jarmode是創(chuàng)建docker鏡像時用到的參數(shù),使用該參數(shù)是為了生成帶有多個layer信息的鏡像
// 這里暫時不關(guān)注jarmode
String jarMode = System.getProperty("jarmode");
//如果沒有jarmode參數(shù),launchClass的值就來自getMainClass()返回
String launchClass = (jarMode != null && !jarMode.isEmpty()) ? JAR_MODE_LAUNCHER : getMainClass();
launch(args, launchClass, classLoader);
}
5.可見要重點關(guān)注的是getMainClass()方法,在看這個方法之前,我們先去關(guān)注一個重要的成員變量archive,是JarLauncher的父類ExecutableArchiveLauncher的archive,如下可見,該變量又來自方法createArchive:
public ExecutableArchiveLauncher() {
try {
this.archive = createArchive();
this.classPathIndex = getClassPathIndex(this.archive);
}
catch (Exception ex) {
throw new IllegalStateException(ex);
}
}
6.方法來自Launcher.createArchive,如下所示,可見成員變量archive實際上是個JarFileArchive對象:
protected final Archive createArchive() throws Exception {
ProtectionDomain protectionDomain = getClass().getProtectionDomain();
CodeSource codeSource = protectionDomain.getCodeSource();
URI location = (codeSource != null) ? codeSource.getLocation().toURI() : null;
String path = (location != null) ? location.getSchemeSpecificPart() : null;
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));
}
7.現(xiàn)在回到getMainClass()方法,可見this.archive.getManifest方法返回的是META-INF/MANIFEST.MF文件的內(nèi)容,然后getValue(START_CLASS_ATTRIBUTE)方法實際上就是從META-INF/MANIFEST.MF中取得了Start-Class的屬性:
@Override
protected String getMainClass() throws Exception {
// 對應(yīng)的是JarFileArchive.getManifest方法,
// 進去后發(fā)現(xiàn)對應(yīng)的就是JarFile.getManifest方法,
// JarFile.getManifest對應(yīng)的就是META-INF/MANIFEST.MF文件的內(nèi)容
Manifest manifest = this.archive.getManifest();
String mainClass = null;
if (manifest != null) {
// 對應(yīng)的是META-INF/MANIFEST.MF文件中的Start-Class的屬性
mainClass = manifest.getMainAttributes().getValue(START_CLASS_ATTRIBUTE);
}
if (mainClass == null) {
throw new IllegalStateException("No 'Start-Class' manifest entry specified in " + this);
}
return mainClass;
}
8.從上述分析可知:getMainClass()方法返回的是META-INF/MANIFEST.MF中取得了Start-Class的屬性com.bolingcavalry.springbootstarterdemo.SpringbootstarterdemoApplication,再次回到launch方法中,可見最終運行的代碼是launch(args, launchClass, classLoader),它的launchClass參數(shù)就是com.bolingcavalry.springbootstarterdemo.SpringbootstarterdemoApplication:
protected void launch(String[] args) throws Exception {
if (!isExploded()) {
JarFile.registerUrlProtocolHandler();
}
ClassLoader classLoader = createClassLoader(getClassPathArchivesIterator());
String jarMode = System.getProperty("jarmode");
// 這里的launchClass等于"com.bolingcavalry.springbootstarterdemo.SpringbootstarterdemoApplication"
String launchClass = (jarMode != null && !jarMode.isEmpty()) ? JAR_MODE_LAUNCHER : getMainClass();
// 這里就是啟動SpringbootstarterdemoApplication的地方
launch(args, launchClass, classLoader);
}
9.展開launch(args, launchClass, classLoader),最終查到了MainMethodRunner類:
public class MainMethodRunner {
private final String mainClassName;
private final String[] args;
/**
* Create a new {@link MainMethodRunner} instance.
* @param mainClass the main class
* @param args incoming arguments
*/
public MainMethodRunner(String mainClass, String[] args) {
// mainClassName被賦值為"com.bolingcavalry.springbootstarterdemo.SpringbootstarterdemoApplication"
this.mainClassName = mainClass;
this.args = (args != null) ? args.clone() : null;
}
public void run() throws Exception {
// 得到SpringbootstarterdemoApplication的Class對象
Class<?> mainClass = Class.forName(this.mainClassName, false, Thread.currentThread().getContextClassLoader());
// 得到SpringbootstarterdemoApplication的main方法對象
Method mainMethod = mainClass.getDeclaredMethod("main", String[].class);
mainMethod.setAccessible(true);
// 通過反射執(zhí)行main方法
mainMethod.invoke(null, new Object[] { this.args });
}
}
終于,真相大白了;
小結(jié)
最后盡可能簡短做個小結(jié),先看jar是如何產(chǎn)生的,如下圖,maven插件生成的jar文件中,有常見的class、jar,也有符合java規(guī)范的MANIFEST.MF文件,并且,還在MANIFEST.MF文件中額外生成了名為Start-Class的配置,這里面是我們編寫的應(yīng)用啟動類SpringbootstarterdemoApplication:

啟動類是JarLauncher,它是如何與MANIFEST.MF文件關(guān)聯(lián)的呢?從下圖可以看出,最終是通過JarFile類的成員變量manifestSupplier關(guān)聯(lián)上的:

再來看看關(guān)鍵代碼的執(zhí)行情況,如下圖:

至此,SpringBoot的jar獨立運行的基本原理已經(jīng)清楚,探究的過程中,除了熟悉關(guān)鍵代碼流程,還對jar中的文件有了更多了解,如果您正在學(xué)習(xí)SpringBoot,希望本文能給您一些參考;
官方文檔最后附上SpringBoot官方文檔,可以看到Start-Class描述信息:

上述文檔明確提到:Start-Class定義的是實際的啟動類,此時的您應(yīng)該對一切都了然于胸,產(chǎn)生本該如此的感慨;
到此這篇關(guān)于springboot的jar為何能獨立運行的文章就介紹到這了,更多相關(guān)springboot的jar為何能獨立運行內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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