Spring Boot 可执行 Jar 包运行原理

Spring Boot 有一个很方便的功能就是可以将应用打成可执行的 Jar。那么大家有没想过这个 Jar 是怎么运行起来的呢？本篇博客就来介绍下 Spring Boot 可执行 Jar 包的运行原理。

打可执行 Jar 包

将 Spring Boot 应用打成可执行 Ja r包很容易，只需要在 pom 中加上一个 Spring Boot 提供的插件，然后在执行mvn package即可。

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

注意：

如果你的项目没有继承spring-boot-starter-parent这个POM，你需要做如下配置，将目标绑定到repackage。
<plugin>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
    <executions>
        <execution>
            <goals>
                <goal>repackage</goal>
            </goals>
        </execution>
    </executions>
</plugin>
关于这个插件的详细使用，可以参考官网

运行完mvn package后，我们会在 target 目录下看到两个 jar 文件。myproject-0.0.1-SNAPSHOT.jar 和 myproject-0.0.1-SNAPSHOT.jar.original。第一个 jar 文件就是我们应用的可执行 jar 包，第二个 Jar 文件是应用原始的 jar 包。

可执行 Jar 包内部结构

将打出来的可执行 Jar 解压开我们能看到下面的结构：

可执行 jar 目录结构
├─BOOT-INF
│  ├─classes
│  └─lib
├─META-INF
│  ├─maven
│  ├─app.properties
│  ├─MANIFEST.MF      
└─org
    └─springframework
        └─boot
            └─loader
                ├─archive
                ├─data
                ├─jar
                └─util

我们先来重点关注两个地方：META-INF 下面的 Jar 包描述文件和 BOOT-INF 这个目录。

Manifest-Version: 1.0
Archiver-Version: Plexus Archiver
Built-By: xxxx
Start-Class: com.xxxx.AppServer
Spring-Boot-Classes: BOOT-INF/classes/
Spring-Boot-Lib: BOOT-INF/lib/
Spring-Boot-Version: 2.1.6.RELEASE
Created-By: Apache Maven 3.3.9
Build-Jdk: 1.8.0_73
Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher

在上面我们看到一个熟悉的配置Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher。我们大概能猜到这个类是整个系统的入口。

再看下 BOOT-INF 这个目录下面，我们会发现里面是我们项目打出来的 class 文件和项目依赖的 Jar 包。看到这里，你可能已经猜到 Spring Boot 是怎么启动项目的了。

JarLauncher

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 {
        //项目入口，重点在launch这个方法中
		new JarLauncher().launch(args);
	}

}

//launch方法
protected void launch(String[] args) throws Exception {
    JarFile.registerUrlProtocolHandler();
    //创建LaunchedURLClassLoader。如果根类加载器和扩展类加载器没有加载到某个类的话，就会通过LaunchedURLClassLoader这个加载器来加载类。这个加载器会从Boot-INF下面的class目录和lib目录下加载类。
    ClassLoader classLoader = createClassLoader(getClassPathArchives());
    //这个方法会读取jar描述文件中的Start-Class属性，然后通过反射调用到这个类的main方法。
    launch(args,getMainClass(),classLoader);
}

简单总结

Spring Boot 可执行 Jar 包的入口点是 JarLauncher 的 main 方法；
这个方法的执行逻辑是先创建一个 LaunchedURLClassLoader，这个加载器加载类的逻辑是：先判断根类加载器和扩展类加载器能否加载到某个类，如果都加载不到就从 Boot-INF 下面的 class 和 lib 目录下去加载；
读取Start-Class属性，通过反射机制调用启动类的 main 方法，这样就顺利调用到我们开发的 Spring Boot 主启动类的 main 方法了。

远程调试

这边介绍个调试 JarLauncher 启动的小技巧：IDEA 远程调试。

step1：我们以下面的方式启动我们的 Spring Boot 应用

 java -Xdebug -Xrunjdwp:transport=dt_socket,address=5005,server=y,suspend=y -jar App.jar

step2：在 idea 中进行如下配置

然后点击下面的执行按钮执行即可：

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