小伙伴们好呀，今天咋们来探索下，为什么 SpringBoot 的 jar 包可以直接运行? 以及 4ye 踩到的坑

目录如下

开始之前，先简单介绍下这个 jar

什么是 jar

JAR 文件格式以流行的 ZIP 文件格式为基础。与 ZIP 文件不同的是，JAR 文件不仅用于压缩和发布，而且还用于部署和封装库、组件和插件程序，并可被像编译器和 JVM 这样的工具直接使用。在 JAR 中包含特殊的文件，如 manifests 和部署描述符，用来指示工具如何处理特定的 JAR。——《百度百科》

jar包结构图

这里小伙伴们可以自行查找下 jar文件规范

例如 https://blog.51cto.com/robinc/547658

规范中最重要的一点，就是 MATE-INF 文件夹中的 MANIFEST.MF 清单文件了。

文件内容如下

一眼看过去，这个 Main-Class 配置就特别突出了。 它指明了这个启动类的位置。

当我们用 java -jar xx.jar 命令运行一个 jar 包时，无外乎，它肯定是帮我们找到这个 main 方法，然后启动它。

(ps：使用 -jar 时，会忽略 classpath 环境的配置。)

这里我将上期 Map 专题的代码进行打包，运行效果如下

可以看到第一次运行时出现没有主清单属性的提示 。

在 pom 文件中添加 Main-class 配置(如下)，即可解决问题。

复制<build>
    <finalName>Map</finalName>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
            <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
            <configuration>
                <archive>
                    <manifest>
                        <addClasspath>true</addClasspath>
                        <mainClass>cn.java4ye.HashMapMain</mainClass>
                    </manifest>
                </archive>
            </configuration>
            <executions>
                <execution>
                    <id>make-a-jar</id>
                    <phase>compile</phase>
                    <goals>
                        <goal>jar</goal>
                    </goals>
                </execution>
            </executions>
        </plugin>
    </plugins>
</build>1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.

那么，到这里，基本的秘密已经被我们知道了。

执行 java -jar xx.jar 命令时，会去：

解析 MATE-INF 文件夹中的MANIFEST.MF 清单文件，

然后找到 Main-class ，运行其中的 main方法。

接着我们再反过来看看这个 Springboot 的 jar 包有啥不同。

官方文档参考

建议大家先去读读这个文档~

地址：https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/htmlsingle/#executable-jar

没看文档前，我想得很简单，直接就打开 Springboot 打包好的 jar 包去找 META-INF 文件夹下的 MANIFEST.MF

看到后，我的理解如下图

其他配置应该是表明这个 classes ，lib 去哪里找。

实际上呢，这个理解也没有错，但是里面多了很多细节~

比如：

• 嵌套的 jar 包要怎么解决
• classpath.idx 和 layers.idx 是用来干嘛的
• jarmode 又是什么

下面就让我们来了解探索下它的奥秘叭。(也顺便看看 4ye 掉到怎样的牛角尖去了叭)

META-INF

我们可以看到，Springboot 插件打包后生成的 jar 包和原来是有很大的不同的。

除了 META-INF 文件夹结构没变化之外。

BOOT-INF

结构如下

这里的重点在 classpath.idx 和 layers.idx 这两个索引文件。

classpath.idx 可以被 jar 和 war 包使用，它配置了哪些 jar 包要被加载到 classpath 中。

layers.idx 只能被 jar 包使用，在 创建镜像 的时候被使用，如 Docker/OCI (OCI是一种容器标准)

原话如下：

The layers.idx file can be used only for jars, and it allows a jar to be split into logical layers for Docker/OCI image creation.

官方文档中详细说明了这个 layers.idx 的规范。

比如 "dependencies" 是这部分 layer 的名称，下面的都属于这个 layer。

org

这里就是 Springboot 运行 jar 包的秘密了。

org文件夹

这里先介绍下一些背景,然后再简单看看源码~

背景一

Fat Jar 指的就是这种 jar in jar , 或者说嵌套的 Jar 包。但是 Java 中并没有能加载嵌套 Jar 的方式，所以 Spring boot 自己写了这套代码，来解决这个问题。

当然，这句话是从 Springboot 官方文档中发现的

Java does not provide any standard way to load nested jar files (that is, jar files that are themselves contained within a jar).

到了这里，我就掉入一个坑了。。 因为对这块不熟悉，我一直以为它说的就是 URLClassLoader 无法加载到这里面的class，可是我测试了好多遍，发现嵌套在里面的 class 可以被加载到呀(自己挖的坑，文末解答)

我翻了很多资料，还去查看 GitHub 的 issue，发现都没有人提过相关的问题

到了这里，我已经非常非常无奈了!这痛苦的感觉，就像刚开始学习编程时，装环境被各种奇奇怪怪的 bug 搞到渐渐没脾气。

被折磨了 N 久之后，我又找了另外一个角度，难道它说的是这个 JarFile 。我的天，我尝试了一下后，发现确实没有办法加载嵌套的 Jar

证明如下

背景二

URLStreamHandler ，它是用来处理各种协议的(比如 http，file，jar 等等)，配合 URL，URLConnection 可以加载相应的资源。

比如 上面的例子中用到这个协议 jar:file:/xx.jar ，那么加载资源时，它就会使用这个 jdk jar 包下的 handler 来进行处理

关于协议的扩展可以看这里

https://blog.csdn.net/xiaomin1991222/article/details/50980754

而Springboot 也是重写了这个 handler 来处理嵌套的 jar 资源。

源码

核心代码便是这个 JarFile 以及下面要说到的Launcher 了。

根据 MANIFEST.MF 中指定的 main-class，我们可以发现如下代码

launch 方法如下

第一步，注册协议，registerUrlProtocolHandler

这里就涉及到这个 URLStreamHandler 机制协议了

我们可以通过 JVM 启动参数 -D java.protocol.handler.pkgs 来设置 URLStreamHandler 实现类的包路径

这里的代码也是通过这个系统参数将 URLStreamHandler 实现类的包路径 设置为 loader 包下的。

第二步是 创建 classLoader 。

这里可以看到这些 url 的格式如下

第三步是 判断是否有 jarmode 参数 。这个是和 docker 镜像相关的。

官方文档

https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.4.13/reference/html/spring-boot-features.html#boot-features-container-images

用来简化提取 layer 的操作。

比如以前要写很多 copy，而使用 jarmode 就会自动去 layers.idx 中提取了。(下期再写~)

由于我们没有添加该参数，所以这里是执行 getMainClass() 方法，来获取到这个启动类的。

第四步，运行 run 方法。

这里就创建 MainMethodRunner 类，并执行其中的 run 方法，去反射运行这个 main 方法了

小结一下

除了 JarLauncher 外，源码中的 WarLauncher 和 PropertiesLauncher 也拥有 main 方法，小伙伴们可以自己看看~

JarLauncher和 WarLauncher 都是继承这个ExecutableArchiveLauncher 的。

大坑

到了这里，我陷入了沉思

想到了之前写这个 AOP 插件( 《AOP 插件就这?上手不用两分钟!!》)时，好像也遇到了一点小困难和 jar 包相关的。再次翻看后，我发现我那会写了这么一个注释在 pom 文件中，去掉后打包确实报了这么一个错误。

"用 Springboot 插件打包，但是我们没有 main 方法，会报错，这里跳过就好了"

随后我又在之前的文章中看到了这么一段记录，这里也提到了 jar 包结构的变化 BOOT-INF/classes/ ，还有引出一个问题 ——“URLClassLoader 无法正确加载类，一直出现 ClassNotFoundException ”

到这里，我已经无限好奇了。然后就不自觉地掉进这个牛角尖里了……

为啥 URLClassLoader 就无法加载到这些类了呢?

我尝试用 URLClassLoader 去读取 Springboot 插件打包出来的 jar 包，发现 BOOT-INF/classes/ 下面的类一直无法读取到。但是这个 org 文件夹中的就可以正常加载。

同时我也发现一点不对劲! 没错，在最开始的证明这里，明明可以加载到 BOOT-INF/classes/ 下面的类呀!

于是我做了 n 遍验证，发现在插件篇中，这个 BOOT-INF/classes/ 下面的类一直无法读取到，会一直报错。这我就很纳闷了，直到我发现现在做 demo 的这个项目里，在 pom 文件中就引入了这个 jar 包!我的天~ 去掉之后它也一直报错了，坑死自己了

所以之前在 《AOP 插件就这?上手不用两分钟!!》 一文中提到的结论是没错的。而这也更加验证了 Java 中并没有能加载嵌套 Jar 的方式 ，所以 Springboot 才重写了它的。

而重写后，资源的路径文件夹路径变成下面这种方式了!!

上面这个图是 直到，我发现在 IDEA 中可以直接 debug jar 包 才得来的…… 不然现在还在那里卡着呢

总结

本期思维导图可以在这里获取

https://www.processon.com/embed/62089eed0e3e7407d1cd9ee7

那么 Springboot jar 包为啥可以运行呢?

答：

执行 java -jar xx.jar 命令时，会去 解析MATE-INF 文件夹中的 MANIFEST.MF 清单文件，然后找到 Main-class ，反射运行其中的 main 方法。这个是最根本的原因。

而 Springboot maven 插件打包后的 jar 包结构有所变动，新增 org loader 代码目录和 BOOT-INF 目录，META-INF 目录不变，但是其中的 MANIFEST.MF 发生改变，其中新增 Start-Class 表示真正的启动类，而原本的 Main-Class 则指向JarLauncher , JarLauncher 启动时会去 注册协议，创建 ClassLoader，加载并反射运行 Start-Class 中的 main 方法，来启动程序。重写 Jar 协议是在 Spring boot loader源码中的 JarFile 中进行的，同时重新实现 URLStreamHandler 来解决 嵌套Jar 的问题。

原文链接：https://developer.51cto.com/article/701275.html?utm_source=tuicool&utm_medium=referral