面试官：为什么SpringBoot的 jar 可以直接运行？

Spring Boot 提供了一个插件 spring-boot-maven-plugin 用于把程序打包成一个可执行的jar包。在pom文件里加入这个插件即可：

< build >

< plugins >

< plugin >

< groupId > org.springframework.boot < /groupId >

< artifactId > spring-boot-maven-plugin < /artifactId >

< /plugin >

< /plugins >

打包完生成的 executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar 内部的结构如下：

├── META-INF

│ ├── MANIFEST.MF

│ └── maven

│ └── spring.study

│ └── executable-jar

│ ├── pom.properties

│ └── pom.xml

├── lib

│ ├── aopalliance-1.0.jar

│ ├── classmate-1.1.0.jar

│ ├── spring-boot-1.3.5.RELEASE.jar

│ ├── spring-boot-autoconfigure-1.3.5.RELEASE.jar

│ ├── .. .

├── org

│ └── springframework

│ └── boot

│ └── loader

│ ├── ExecutableArchiveLauncher $1 .class

│ ├── .. .

└── spring

└── study

└── executablejar

└── ExecutableJarApplication.class

然后可以直接执行jar包就能启动程序了：

java -jar executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar

打包出来fat jar内部有4种文件类型：

注意

文末有：3625页互联网大厂面试题

1） META-INF文件夹 ：程序入口，其中MANIFEST.MF用于描述jar包的信息

2） lib目录 ：放置第三方依赖的jar包，比如springboot的一些jar包

3） spring boot loader 相关的代码

4）模块自身的代码

MANIFEST.MF文件的内容：

Manifest-Version: 1.0

Implementation-Title: executable-jar

Implementation-Version: 1.0-SNAPSHOT

Archiver-Version: Plexus Archiver

Built-By: Format

Start-Class: spring.study.executablejar.ExecutableJarApplication

Implementation-Vendor-Id: spring.study

Spring-Boot-Version: 1.3.5.RELEASE

Created-By: Apache Maven 3.2.3

Build-Jdk: 1.8.0_20

Implementation-Vendor: Pivotal Software, Inc.

Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher

我们看到，它的Main-Class是

org.springframework.boot.loader.JarLauncher ，当我们使用java -jar执行jar包的时候会调用JarLauncher的main方法，而不是我们编写的 SpringApplication 。

那么 JarLauncher 这个类是的作用是什么的？

它是SpringBoot内部提供的工具 Spring Boot Loader 提供的一个用于执行Application类的工具类(fat jar内部有spring loader相关的代码就是因为这里用到了)。相当于 Spring Boot Loader 提供了一套标准用于执行 Spring Boot 打包出来的jar

Spring Boot Loader抽象的一些类

抽象类Launcher ：各种Launcher的基础抽象类，用于启动应用程序；跟Archive配合使用；目前有3种实现，分别是 JarLauncher 、 WarLauncher 以及 PropertiesLauncher 。

Archive ：归档文件的基础抽象类。 JarFileArchive 就是jar包文件的抽象。它提供了一些方法比如getUrl会返回这个 Archive 对应的URL； getManifest 方法会获得Manifest数据等。 ExplodedArchive 是文件目录的抽象。

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（ Spring Boot 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 Spring Boot 内部扩展出来的一种URL协议。

JarLauncher的执行过程

JarLauncher的main方法：

public static void main ( String [] args ) {

// 构造JarLauncher，然后调用它的launch方法。参数是控制台传递的

new JarLauncher (). launch ( args );

}

JarLauncher被构造的时候会调用父类 ExecutableArchiveLauncher 的构造方法。

ExecutableArchiveLauncher 的构造方法内部

会去构造Archive，这里构造了 JarFileArchive 。构造JarFileArchive的过程中还会构造很多东西，比如 JarFile，Entry …

JarLauncher的launch方法：

protected void launch ( String [] args ) {

try {

// 在系统属性中设置注册了自定义的URL处理器：org.springframework.boot.loader.jar.Handler。如果URL中没有指定处理器，会去系统属性中查询

JarFile . registerUrlProtocolHandler ();

// getClassPathArchives方法在会去找lib目录下对应的第三方依赖JarFileArchive，同时也会项目自身的JarFileArchive

// 根据getClassPathArchives得到的JarFileArchive集合去创建类加载器ClassLoader。这里会构造一个LaunchedURLClassLoader类加载器，这个类加载器继承URLClassLoader，并使用这些JarFileArchive集合的URL构造成URLClassPath

// LaunchedURLClassLoader类加载器的父类加载器是当前执行类JarLauncher的类加载器

ClassLoader classLoader = createClassLoader ( getClassPathArchives ());

// getMainClass方法会去项目自身的Archive中的Manifest中找出key为Start-Class的类

// 调用重载方法launch

launch ( args , getMainClass (), classLoader );

}

catch ( Exception ex ) {

ex . printStackTrace ();

System . exit ( 1 );

}

// Archive的getMainClass方法

// 这里会找出spring.study.executablejar.ExecutableJarApplication这个类

public String getMainClass () throws Exception {

Manifest manifest = getManifest ();

String mainClass = null ;

if ( manifest != null ) {

mainClass = manifest . getMainAttributes (). getValue ( "Start-Class" );

}

if ( mainClass == null ) {

throw new IllegalStateException (

"No 'Start-Class' manifest entry specified in " + this );

}

return mainClass ;

}

// launch重载方法

protected void launch ( String [] args , String mainClass , ClassLoader classLoader )

throws Exception {

// 创建一个MainMethodRunner，并把args和Start-Class传递给它

Runnable runner = createMainMethodRunner ( mainClass , args , classLoader );

// 构造新线程

Thread runnerThread = new Thread ( runner );

// 线程设置类加载器以及名字，然后启动

runnerThread . setContextClassLoader ( classLoader );

runnerThread . setName ( Thread . currentThread (). getName ());

runnerThread . start ();

}

MainMethodRunner 的run方法：

@Override

public void run () {

try {

// 根据Start-Class进行实例化

Class <?> mainClass = Thread . currentThread (). getContextClassLoader ()

. loadClass ( this . mainClassName );

// 找出main方法

Method mainMethod = mainClass . getDeclaredMethod ( "main" , String []. class );

// 如果main方法不存在，抛出异常

if ( mainMethod == null ) {

throw new IllegalStateException (

this . mainClassName + " does not have a main method" );

}

// 调用

mainMethod . invoke ( null , new Object [] { this . args });

}

catch ( Exception ex ) {

UncaughtExceptionHandler handler = Thread . currentThread ()

. getUncaughtExceptionHandler ();

if ( handler != null ) {

handler . uncaughtException ( Thread . currentThread (), ex );

}

throw new RuntimeException ( ex );

}

Start-Class的main方法调用之后，内部会构造Spring容器，启动内置Servlet容器等过程。这些过程我们都已经分析过了。

关于自定义的类加载器

LaunchedURLClassLoader

LaunchedURLClassLoader

重写了 loadClass 方法，也就是说它修改了默认的类加载方式(先看该类是否已加载这部分不变，后面真正去加载类的规则改变了，不再是直接从父类加载器中去加载)。 LaunchedURLClassLoader 定义了自己的类加载规则：

private Class <?> doLoadClass ( String name ) throws ClassNotFoundException {

// 1) Try the root class loader

try {

if ( this . rootClassLoader != null ) {

return this . rootClassLoader . loadClass ( name );

}

catch ( Exception ex ) {

// Ignore and continue

}

// 2) Try to find locally

try {

findPackage ( name );

Class <?> cls = findClass ( name );

return cls ;

}

catch ( Exception ex ) {

// Ignore and continue

}

// 3) Use standard loading

return super . loadClass ( name , false );

}

加载规则：

1）如果根类加载器存在，调用它的加载方法。这里是根类加载是ExtClassLoader

2）调用 LaunchedURLClassLoader 自身的 findClass 方法，也就是 URLClassLoader 的findClass方法。

3）调用父类的loadClass方法，也就是执行默认的类加载顺序(从 BootstrapClassLoader 开始从下往下寻找

LaunchedURLClassLoader 自身的findClass方法：

protected Class <?> findClass ( final String name )

throws ClassNotFoundException

{

try {

return AccessController . doPrivileged (

new PrivilegedExceptionAction < Class <?>> () {

public Class <?> run () throws ClassNotFoundException {

// 把类名解析成路径并加上.class后缀

String path = name . replace ( '.' , '/' ). concat ( ".class" );

// 基于之前得到的第三方jar包依赖以及自己的jar包得到URL数组，进行遍历找出对应类名的资源

// 比如path是org/springframework/boot/loader/JarLauncher.class，它在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!/中被找出

// 那么找出的资源对应的URL为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

Resource res = ucp . getResource ( path , false );

if ( res != null ) { // 找到了资源

try {

return defineClass ( name , res );

} catch ( IOException e ) {

throw new ClassNotFoundException ( name , e );

}

} else { // 找不到资源的话直接抛出ClassNotFoundException异常

throw new ClassNotFoundException ( name );

}

}, acc );

} catch ( java . security . PrivilegedActionException pae ) {

throw ( ClassNotFoundException ) pae . getException ();

}

下面是LaunchedURLClassLoader的一个测试：

// 注册org.springframework.boot.loader.jar.Handler URL协议处理器

JarFile . registerUrlProtocolHandler ();

// 构造LaunchedURLClassLoader类加载器，这里使用了2个URL，分别对应jar包中依赖包spring-boot-loader和spring-boot，使用 "!/" 分开，需要org.springframework.boot.loader.jar.Handler处理器处理

LaunchedURLClassLoader classLoader = new LaunchedURLClassLoader (

new URL [] {

new URL ( "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!/" )

, new URL ( "jar:file:/Users/Format/Develop/gitrepository/springboot-analysis/springboot-executable-jar/target/executable-jar-1.0-SNAPSHOT.jar!/lib/spring-boot-1.3.5.RELEASE.jar!/" )

LaunchedURLClassLoaderTest . class . getClassLoader ());

// 加载类

// 这2个类都会在第二步本地查找中被找出(URLClassLoader的findClass方法)

classLoader . loadClass ( "org.springframework.boot.loader.JarLauncher" );

classLoader . loadClass ( "org.springframework.boot.SpringApplication" );

// 在第三步使用默认的加载顺序在ApplicationClassLoader中被找出

classLoader . loadClass ( "org.springframework.boot.autoconfigure.web.DispatcherServletAutoConfiguration"

);

Spring Boot Loader的作用

Spring Boot 在可执行jar包中定义了自己的一套规则，比如第三方依赖jar包在/lib目录下，jar包的URL路径使用自定义的规则并且这个规则需要使用 org.springframework.boot.loader.jar.Handler 处理器处理。它的 Main-Class 使用JarLauncher，如果是war包，使用 WarLauncher 执行。这些Launcher内部都会另起一个线程启动自定义的 SpringApplication 类。

这些特性通过 spring-boot-maven-plugin 插件打包完成。

来源： fangjian0423.github.io/2017/05/31/springboot-executable-jar/

阅读原文： 最新 3625页大厂面试题

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