内容摘要：哈喽，大家好，我是指北君。可能很多初学者会比较困惑，Spring Boot 是如何做到将应用代码和所有的依赖打包成一个独立的 Jar 包，因为传统的 Java 项目打包成 Jar 包之后，需要通过 -

哈喽，不r包大家好，启动我是不r包指北君。

可能很多初学者会比较困惑，启动Spring Boot 是不r包如何做到将应用代码和所有的依赖打包成一个独立的 Jar 包，因为传统的启动 Java 项目打包成 Jar 包之后，需要通过 -classpath 属性来指定依赖，不r包才能够运行。启动我们今天就来分析讲解一下 Spring Boot 的不r包启动原理。

1. Spring Boot 打包插件

Spring Boot 提供了一个名叫 spring-boot-maven-plugin 的启动 maven 项目打包插件，可以方便的不r包将 Spring Boot 项目打成 jar 包。这样我们就不再需要部署 Tomcat 、启动Jetty等之类的不r包 Web 服务器容器啦。

我们先看一下 Spring Boot 打包后的启动结构是什么样的，打开 target 目录我们发现有两个jar包：

hello-0.0.1-SNAPSHOT.jar：17.3MB hello-0.0.1-SNAPSHOT.jar.original：3KB

其中，不r包hello-0.0.1-SNAPSHOT.jar 是通过 Spring Boot 提供的打包插件采用新的格式打成 Fat Jar，包含了所有的依赖;而 hello-0.0.1-SNAPSHOT.jar.original 则是Java原生的高防服务器打包方式生成的，仅仅只包含了项目本身的内容。

2. SpringBoot FatJar 的组织结构

我们将 Spring Boot 打的可执行 Jar 展开后的结构如下所示：

. ├── BOOT-INF │   ├── classes │   │   ├── application.properties │   │   └── com │   │       └── javanorth │   │           └── hello │   │               └── HelloApplication.class │   └── lib │       ├── spring-boot-2.5.0.RELEASE.jar │       ├── spring-boot-autoconfigure-2.5.0.RELEASE.jar │       ├── spring-boot-configuration-processor-2.5.0.RELEASE.jar │       ├── spring-boot-starter-2.5.0.RELEASE.jar │       ├── ... ├── META-INF │   ├── MANIFEST.MF │   └── maven │       └── com.javanorth │           └── hello │               ├── pom.properties │               └── pom.xml │    ├── org │   └── springframework │       └── boot │           └── loader │               ├── ExecutableArchiveLauncher.class │               ├── JarLauncher.class │               ├── Launcher.class │               ├── MainMethodRunner.class │               ├── ...  BOOT-INF目录：包含了我们的项目代码(classes目录)，以及所需要的依赖(lib 目录) META-INF目录：通过 MANIFEST.MF 文件提供 Jar包的元数据，声明了 jar 的启动类 org.springframework.boot.loader ：Spring Boot 的加载器代码，实现的 Jar in Jar 加载的魔法源

我们看到，如果去掉BOOT-INF目录，这将是一个非常普通且标准的Jar包，包括元信息以及可执行的代码部分，其/META-INF/MAINFEST.MF指定了Jar包的启动元信息，org.springframework.boot.loader 执行对应的逻辑操作。

3. MAINFEST.MF 元信息分析

元信息内容如下所示：

Manifest-Version: 1.0 Created-By: Maven Jar Plugin 3.2.0 Build-Jdk-Spec: 11 Implementation-Title: hello Implementation-Version: 0.0.1-SNAPSHOT Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher Start-Class: com.javanorth.hello.HelloApplication Spring-Boot-Version: 2.5.0 Spring-Boot-Classes: BOOT-INF/classes/ Spring-Boot-Lib: BOOT-INF/lib/ Spring-Boot-Classpath-Index: BOOT-INF/classpath.idx Spring-Boot-Layers-Index: BOOT-INF/layers.idx 

它相当于一个 Properties 配置文件，每一行都是一个配置项目。重点来看看两个配置项：

Main-Class 配置项：Java 规定的 jar 包的云南idc服务商启动类，这里设置为 spring-boot-loader 项目的 JarLauncher 类，进行 Spring Boot 应用的启动。 Start-Class 配置项：Spring Boot 规定的主启动类，这里设置为我们定义的 Application 类。 Spring-Boot-Classes 配置项：指定加载应用类的入口 Spring-Boot-Lib 配置项: 指定加载应用依赖的库

4. 启动原理

Spring Boot 的启动原理如下图所示：

5. 源码分析

5.1 org.springframework.boot.loader.JarLauncher

JarLauncher 类是针对 Spring Boot jar 包的启动类， 完整的类图如下所示：

Spring Boot Start jar 2

其中的 WarLauncher 类，是针对 Spring Boot war 包的启动类。启动类 org.springframework.boot.loader.JarLauncher 并非为项目中引入类，而是 spring-boot-maven-plugin 插件 repackage 追加进去的。接下来我们先来看一下 JarLauncher 的源码，比较简单，如下图所示：

public class JarLauncher extends ExecutableArchiveLauncher {      private static final String DEFAULT_CLASSPATH_INDEX_LOCATION = "BOOT-INF/classpath.idx";     static final EntryFilter NESTED_ARCHIVE_ENTRY_FILTER = (entry) -> {          if (entry.isDirectory()) {              return entry.getName().equals("BOOT-INF/classes/");         }         return entry.getName().startsWith("BOOT-INF/lib/");     };     public JarLauncher() {      }     protected JarLauncher(Archive archive) {          super(archive);     }     @Override     protected ClassPathIndexFile getClassPathIndex(Archive archive) throws IOException {          // Only needed for exploded archives, regular ones already have a defined order         if (archive instanceof ExplodedArchive) {              String location = getClassPathIndexFileLocation(archive);             return ClassPathIndexFile.loadIfPossible(archive.getUrl(), location);         }         return super.getClassPathIndex(archive);     }     private String getClassPathIndexFileLocation(Archive archive) throws IOException {          Manifest manifest = archive.getManifest();         Attributes attributes = (manifest != null) ? manifest.getMainAttributes() : null;         String location = (attributes != null) ? attributes.getValue(BOOT_CLASSPATH_INDEX_ATTRIBUTE) : null;         return (location != null) ? location : DEFAULT_CLASSPATH_INDEX_LOCATION;     }     @Override     protected boolean isPostProcessingClassPathArchives() {          return false;     }     @Override     protected boolean isSearchCandidate(Archive.Entry entry) {          return entry.getName().startsWith("BOOT-INF/");     }     @Override     protected boolean isNestedArchive(Archive.Entry entry) {          return NESTED_ARCHIVE_ENTRY_FILTER.matches(entry);     }     public static void main(String[] args) throws Exception {          new JarLauncher().launch(args);     } } 

当执行 java -jar 命令或执行解压后的 org.springframework.boot.loader.JarLauncher 类时，JarLauncher 会将 BOOT-INF/classes 下的类文件和 BOOT-INF/lib 下依赖的jar加入到classpath下，亿华云计算后调用 META-INF/MANIFEST.MF 文件 Start-Class 属性 [指向项目中的 com.javanorth.hello.HelloApplicatioin 启动类] 完成应用程序的启动。

JarLauncher 假定依赖项jar包含在 /BOOT-INF/lib 目录中，并且应用程序类包含在 /BOOT-INF/classes 目录中。它的 main 方法调用的则是基类 Launcher 定义的 launch 方法，而 Launcher 是ExecutableArchiveLauncher 的父类。

5.2 org.springframework.boot.loader.ExecutableArchiveLauncher

ExecutableArchiveLauncher 是 JarLauncher 的直接父类，继承了 Launcher 基类，并实现部分抽象方法

public abstract class ExecutableArchiveLauncher extends Launcher {      private static final String START_CLASS_ATTRIBUTE = "Start-Class";     protected static final String BOOT_CLASSPATH_INDEX_ATTRIBUTE = "Spring-Boot-Classpath-Index";     private final Archive archive;     private final ClassPathIndexFile classPathIndex;     public ExecutableArchiveLauncher() {          try {              this.archive = createArchive();             this.classPathIndex = getClassPathIndex(this.archive);         }         catch (Exception ex) {              throw new IllegalStateException(ex);         }     }     protected ExecutableArchiveLauncher(Archive archive) {          try {              this.archive = archive;             this.classPathIndex = getClassPathIndex(this.archive);         }         catch (Exception ex) {              throw new IllegalStateException(ex);         }     }     protected ClassPathIndexFile getClassPathIndex(Archive archive) throws IOException {          return null;     }     @Override     protected String getMainClass() throws Exception {          Manifest manifest = this.archive.getManifest();         String mainClass = null;         if (manifest != null) {              mainClass = manifest.getMainAttributes().getValue(START_CLASS_ATTRIBUTE);         }         if (mainClass == null) {              throw new IllegalStateException("No Start-Class manifest entry specified in " + this);         }         return mainClass;     }     @Override     protected ClassLoader createClassLoader(Iterator<Archive> archives) throws Exception {          List<URL> urls = new ArrayList<>(guessClassPathSize());         while (archives.hasNext()) {              urls.add(archives.next().getUrl());         }         if (this.classPathIndex != null) {              urls.addAll(this.classPathIndex.getUrls());         }         return createClassLoader(urls.toArray(new URL[0]));     }     private int guessClassPathSize() {          if (this.classPathIndex != null) {              return this.classPathIndex.size() + 10;         }         return 50;     }     @Override     protected Iterator<Archive> getClassPathArchivesIterator() throws Exception {          Archive.EntryFilter searchFilter = this::isSearchCandidate;         Iterator<Archive> archives = this.archive.getNestedArchives(searchFilter,                 (entry) -> isNestedArchive(entry) && !isEntryIndexed(entry));         if (isPostProcessingClassPathArchives()) {              archives = applyClassPathArchivePostProcessing(archives);         }         return archives;     }     private boolean isEntryIndexed(Archive.Entry entry) {          if (this.classPathIndex != null) {              return this.classPathIndex.containsEntry(entry.getName());         }         return false;     }     private Iterator<Archive> applyClassPathArchivePostProcessing(Iterator<Archive> archives) throws Exception {          List<Archive> list = new ArrayList<>();         while (archives.hasNext()) {              list.add(archives.next());         }         postProcessClassPathArchives(list);         return list.iterator();     }     protected boolean isSearchCandidate(Archive.Entry entry) {          return true;     }     protected abstract boolean isNestedArchive(Archive.Entry entry);     protected boolean isPostProcessingClassPathArchives() {          return true;     }     protected void postProcessClassPathArchives(List<Archive> archives) throws Exception {      }     @Override     protected boolean isExploded() {          return this.archive.isExploded();     }     @Override     protected final Archive getArchive() {          return this.archive;     } } 

5.3 org.springframework.boot.loader.Launcher

如下则是 Launcher 的源码

launch 方法会首先创建类加载器，而后判断 jar 是否在 MANIFEST.MF 文件中设置了 jarmode 属性。 如果没有设置，launchClass 的值就来自 getMainClass() 返回，该方法由子类实现，返回 MANIFEST.MF 中配置的 START_CLASS_ATTRIBUTE 属性值 调用 createMainMethodRunner 方法，构建一个 MainMethodRunner 对象并调用其 run 方法

jarmode 是创建 docker 镜像时用到的参数，使用该参数是为了生成带有多个 layer 信息的镜像，这里暂不注意

public abstract class Launcher {      private static final String JAR_MODE_LAUNCHER = "org.springframework.boot.loader.jarmode.JarModeLauncher";     protected void launch(String[] args) throws Exception {          if (!isExploded()) {              JarFile.registerUrlProtocolHandler();         }         ClassLoader classLoader = createClassLoader(getClassPathArchivesIterator());         String jarMode = System.getProperty("jarmode");         String launchClass = (jarMode != null && !jarMode.isEmpty()) ? JAR_MODE_LAUNCHER : getMainClass();         launch(args, launchClass, classLoader);     }     @Deprecated     protected ClassLoader createClassLoader(List<Archive> archives) throws Exception {          return createClassLoader(archives.iterator());     }     protected ClassLoader createClassLoader(Iterator<Archive> archives) throws Exception {          List<URL> urls = new ArrayList<>(50);         while (archives.hasNext()) {              urls.add(archives.next().getUrl());         }         return createClassLoader(urls.toArray(new URL[0]));     }     protected ClassLoader createClassLoader(URL[] urls) throws Exception {          return new LaunchedURLClassLoader(isExploded(), getArchive(), urls, getClass().getClassLoader());     }     protected void launch(String[] args, String launchClass, ClassLoader classLoader) throws Exception {          Thread.currentThread().setContextClassLoader(classLoader);         createMainMethodRunner(launchClass, args, classLoader).run();     }     protected MainMethodRunner createMainMethodRunner(String mainClass, String[] args, ClassLoader classLoader) {          return new MainMethodRunner(mainClass, args);     }     protected abstract String getMainClass() throws Exception;     protected Iterator<Archive> getClassPathArchivesIterator() throws Exception {          return getClassPathArchives().iterator();     }     @Deprecated     protected List<Archive> getClassPathArchives() throws Exception {          throw new IllegalStateException("Unexpected call to getClassPathArchives()");     }     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));     }     protected boolean isExploded() {          return false;     }     protected Archive getArchive() {          return null;     } } 

5.4 org.springframework.boot.loader.MainMethodRunner

从名字可以判断这是一个目标类main方法的执行器，此时的 mainClassName 被赋值为 MANIFEST.MF 中配置的 START_CLASS_ATTRIBUTE 属性值，也就是 com.javanorth.hello.HelloApplication，之后便是通过反射执行 HelloApplication 的 main 方法，从而达到启动 Spring Boot 的效果。

public class MainMethodRunner {      private final String mainClassName;     private final String[] args;     public MainMethodRunner(String mainClass, String[] args) {          this.mainClassName = mainClass;         this.args = (args != null) ? args.clone() : null;     }     public void run() throws Exception {          Class<?> mainClass = Class.forName(this.mainClassName, false, Thread.currentThread().getContextClassLoader());         Method mainMethod = mainClass.getDeclaredMethod("main", String[].class);         mainMethod.setAccessible(true);         mainMethod.invoke(null, new Object[] {  this.args });     } } 

总结

jar 包类似于 zip 压缩文件，只不过相比 zip 文件多了一个 META-INF/MANIFEST.MF 文件，该文件在构建 jar 包时自动创建

想要制作可执行 JAR 包，在 MANIFEST.MF 中指定 Main-Class 是关键。使用 java 执行 jar 包的时候，实际上等同于使用 java 命令执行指定的 Main-Class 程序。

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

使用 java -jar 启动 Spring Boot 的 jar 包，首先调用的入口类是 JarLauncher，内部调用 Launcher 的 launch 后构建 MainMethodRunner 对象，最终通过反射调用 HelloApplication 的 main 方法实现启动效果。