Spring Boot 是一个用于简化 Spring 应用程序开发的框架，它通过约定优于配置和大量的自动化配置，使得开发者可以更轻松地创建和部署 Spring 应用程序。一个特别引人注目的特性是 Spring Boot 应用可以打包成一个可执行的 JAR 文件，并且可以直接运行。这篇文章将详细介绍为什么 Spring Boot 的 JAR 可以直接运行，以及它背后的实现原理。

一、可执行 JAR 概述

通常，Java 应用程序需要通过 java -jar 命令来运行 JAR 文件。而 Spring Boot 应用程序的 JAR 文件不仅包含了应用程序的字节码和依赖库，还包含了一个内嵌的服务器（如 Tomcat 或 Jetty），使得它们可以通过直接运行 JAR 文件来启动整个应用。

示例代码

一个简单的 Spring Boot 应用如下：

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
    }
}

构建后的 JAR 文件可以通过以下命令直接运行：

java -jar demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

二、Spring Boot 可执行 JAR 的实现原理

1. 内嵌服务器

Spring Boot 将内嵌服务器（如 Tomcat）作为依赖打包进应用程序的 JAR 文件中。这样，无需额外配置或安装服务器即可运行应用程序。

在 pom.xml 中，我们可以看到嵌入式 Tomcat 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

2. 特殊的 JAR 结构

Spring Boot 的可执行 JAR 文件采用了一种特殊的结构，包含以下几个部分：

• **BOOT-INF/classes/：**包含应用程序的类文件。
• **BOOT-INF/lib/：**包含应用程序的依赖 JAR 文件。
• **META-INF/MANIFEST.MF：**包含启动类信息和类路径信息。

JAR 文件结构示例：

demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar
├── BOOT-INF/
│   ├── classes/
│   └── lib/
├── META-INF/
└── org/

3. 自定义类加载器

Spring Boot 使用 LaunchedURLClassLoader 类加载器来加载 BOOT-INF/classes 和 BOOT-INF/lib 下的资源。这种自定义类加载器能够处理特殊的 JAR 文件结构。

以下是 LaunchedURLClassLoader 的简化示例：

public class LaunchedURLClassLoader extends URLClassLoader {
    public LaunchedURLClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent) {
        super(urls, parent);
    }

    @Override
    public Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
        // 自定义类加载逻辑
    }
}

4. 启动脚本

Spring Boot JAR 文件包含一个特殊的启动脚本，这个脚本由 org.springframework.boot.loader.JarLauncher 类实现。JarLauncher 是 Spring Boot 的启动入口，它负责引导 Spring 应用程序。

JarLauncher 类的简化示例：

public class JarLauncher extends Launcher {
    @Override
    protected void launch(String[] args) throws Exception {
        // 设置类加载器并启动应用
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new JarLauncher().launch(args);
    }
}

5. MANIFEST.MF 文件

MANIFEST.MF 文件中包含了启动类信息：

Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher
Start-Class: com.example.demo.DemoApplication

三、构建和运行示例

1. 创建 Spring Boot 项目

使用 Spring Initializr 创建一个新的 Spring Boot 项目：

curl https://start.spring.io/starter.zip -d dependencies=web -d baseDir=demo -d bootVersion=2.5.4 -o demo.zip
unzip demo.zip
cd demo

2. 添加示例代码

在 src/main/java/com/example/demo/DemoApplication.java 文件中添加以下代码：

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
    }
}

3. 构建 JAR 文件

使用 Maven 构建 JAR 文件：

mvn clean package

构建成功后，目标目录下会生成一个可执行的 JAR 文件：

ls target/demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

4. 运行 JAR 文件

直接运行生成的 JAR 文件：

java -jar target/demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

浏览器中访问 http://localhost:8080，可以看到应用程序已成功运行。

结语

Spring Boot 通过内嵌服务器、自定义类加载器和特殊的 JAR 结构，使得应用程序可以打包成一个可执行的 JAR 文件，并且能够直接运行。这种机制极大地方便了应用程序的部署和管理。希望这篇文章能帮助你更好地理解 Spring Boot 可执行 JAR 的实现原理。

个人观点，仅供参考。

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