SpringBoot: 启动流程和类装载

前面我们学过Spring定制了自己的可执行jar，将真正执行时需要的类和依赖放到BOOT-INF/classes、BOOT-INF/lib来，为了能够识别这些为止的源文件，Spring定制了自己类加载器，本节我们来讲解这个类加载器。本节涉及的内容主要包括:

SpringBoot启动流程
SpringBoot类加载器

1. SpringBoot启动流程

在SpringBoot的可执行jar中，配置了MANIFEST.MF的Main-Class设置为JarLauncher，JarLauncher的加载过程如下图

调用Launcher.launch方法，开始引导程序
通过Handlers.reigster()注册URLStreamHandler的jar协议处理类，支持getResource读取BOOT-INF/下的内容
通过archive.getClassPathUrls()筛选可执行jar的所有元素，通过JarLauncher.isIncludedOnClassPath过滤，筛选出所有ClassPath元素
用这些筛选的ClassPath创建LaunchedClassLoader
使用LaunchedClassLoader加载MANIFEST.MF的Start-Class
反射调用main方法

2. SpringBoot类加载器

使用URLClassLoader加载SpringBoot Jar时不会加载BOOT-INF下的classes、lib的类和依赖包，SpringBoot通过自定义类加载器LaunchedClassLoader解决这个问题。它继承自URLClassLoader。参照SpringBoot的启动流程，我们讲手动使用LaunchedClassLoader加载可执行jar，并尝试引导SpringBoot应用。

1. 创建Archive

从启动流程可以看到，核心流程是先通过Archive.getClassPathUrls()获取所有的ClassPath，包括jar文件中内嵌的。JarFileArchive是包可见的，用Archive.create创建实例

URLClassLoader ucl = new URLClassLoader("MyURLClassLoader", new URL[]{url}, null);
Class<?> clazz = ucl.loadClass("org.springframework.boot.loader.JarLauncher");
Archive archive = Archive.create(clazz);

2. 枚举内嵌Jar

Archive提供了getClassPathUrls筛选所有的Archive.Entry，Archive和Archive.Entry可以按JarFile、JarEntry来理解，正是它们有不同的抽象，不仅仅支持jar文件。

Set<URL> su = archive.getClassPathUrls((Archive.Entry e) -> true);
su.stream().forEach(x -> System.out.println(x));

这个方法的输出是这样的，它会是一些jar:nested:协议的URL集合。我们知道URLClassLoader接收一组根路径实现类加载，把这个集合都传递给URLClassLoader是不是就可以了呢？

3. 使用内嵌Jar

讲上一步获取的Set作为根路劲提供给URLClassLoader

URLClassLoader lcl = new URLClassLoader("MyNested", su.toArray(URL[]::new),null);
clazz = lcl.loadClass("com.keyniu.yangsi.YangsiApplication");
System.out.println(clazz);

并不能正常工作，因为jar:nested不是Java支持的内嵌协议

4. 注册协议处理器

在SpringBoot的启动流程里我们专门有提到过Handlers，它就是用来注册协议处理器的在使用3.3.3的代码之前，执行如下代码，就能执行成功了。

Handlers.register();

Handlers.register()实际是通过包名: org.springframework.boot.loader.net.protocol，注册了jar、nested(包名)这两个协议的处理器Handler(对于包下固定类名)

5. 启动SpringBoot

现在我们已经能完整的加载整个SpringBoot可以执行jar了，我们是不是能像JarLauncher一样调用Start-Class的main方法来启动应用呢？答案是肯定的。

private static void testLaunched(URL url) throws Exception {
    URLClassLoader ucl = new URLClassLoader("MyURLClassLoader", new URL[]{url}, null);
    Class<?> clazz = ucl.loadClass("org.springframework.boot.loader.JarLauncher");
    Archive archive = Archive.create(clazz);
    Set<URL> su = archive.getClassPathUrls((Archive.Entry e) -> true);

    Handlers.register();
    su.add(url);

    LaunchedClassLoader lcl = new LaunchedClassLoader(false, su.toArray(URL[]::new), null);

    clazz = Class.forName("com.keyniu.yangsi.YangsiApplication", false, lcl);               // 启动类
    Method mainMethod = clazz.getDeclaredMethod("main", String[].class);
                    // main方法
    mainMethod.setAccessible(true);

    mainMethod.invoke(null, (Object) new String[0]);                                        // 调用main方法
}