一個(gè) JAR 就能跑！Spring Boot 自運(yùn)行的秘密，你真的懂了嗎？

作者：路條編程 2025-10-13 07:46:25

竟能讓整個(gè) Web 應(yīng)用“即裝即跑”。?你或許已經(jīng)無數(shù)次使用過這種方式啟動(dòng)服務(wù)，但它為什么能做到“一包走天下”？?這篇文章，我們就帶你從底層打包機(jī)制、啟動(dòng)流程到類加載策略，完整解析 Spring Boot 的自運(yùn)行秘密。

在 Java 世界里，應(yīng)用的部署一向被認(rèn)為是“繁瑣的代名詞”：依賴沖突、服務(wù)器配置、JAR 與 WAR 的混用問題層出不窮。而 Spring Boot 橫空出世后，一句簡(jiǎn)單的命令：

java -jar myapp.jar

竟能讓整個(gè) Web 應(yīng)用“即裝即跑”。你或許已經(jīng)無數(shù)次使用過這種方式啟動(dòng)服務(wù)，但它為什么能做到“一包走天下”？這篇文章，我們就帶你從底層打包機(jī)制、啟動(dòng)流程到類加載策略，完整解析 Spring Boot 的自運(yùn)行秘密。

Spring Boot Fat JAR 解剖：一個(gè)能自己跑的 JAR 是怎么生出來的？

Spring Boot 構(gòu)建的可執(zhí)行包，本質(zhì)上是一種特殊結(jié)構(gòu)的 Fat JAR（胖 JAR）。它并不僅僅包含業(yè)務(wù)代碼，還把所有依賴、類加載器以及嵌入式服務(wù)器一并封裝進(jìn)去——就像把整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)塞進(jìn)了一個(gè)“集裝箱”。

當(dāng)我們解壓一個(gè)典型的 Spring Boot JAR，可以看到如下結(jié)構(gòu)（路徑采用 Linux 風(fēng)格）：

/BOOT-INF/classes/        # 編譯后的業(yè)務(wù)代碼與配置文件
/BOOT-INF/lib/            # 所有項(xiàng)目依賴的第三方庫
/org/springframework/boot/loader/  # Spring Boot 啟動(dòng)加載器核心
/META-INF/MANIFEST.MF     # 指定應(yīng)用元數(shù)據(jù)和啟動(dòng)入口

其中：

BOOT-INF/classes：包含你寫的 Controller、Service、Repository 等核心邏輯；
BOOT-INF/lib：聚合項(xiàng)目依賴，如 Spring 框架核心庫、數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)、日志組件；
org/springframework/boot/loader：封裝了 Spring Boot 的引導(dǎo)器類（JarLauncher、LaunchedURLClassLoader 等）；
嵌入式 Tomcat/Jetty：被直接打入包內(nèi)，無需外部服務(wù)器即可運(yùn)行。

這種結(jié)構(gòu)正是 Spring Boot 能“一鍵運(yùn)行”的核心所在：應(yīng)用邏輯 + 基礎(chǔ)依賴 + 容器環(huán)境一體化打包。

META-INF/MANIFEST.MF：JAR 的“啟動(dòng)指南”

Fat JAR 的真正“魔法開關(guān)”藏在 /META-INF/MANIFEST.MF 文件中。這個(gè)文件就像 JAR 包的身份證，告訴 JVM 如何正確啟動(dòng)應(yīng)用。

打開它，你會(huì)看到關(guān)鍵配置：

Main-Class: org.springframework.boot.loader.JarLauncher
Start-Class: com.icoderoad.demo.DemoApplication
Spring-Boot-Classes: BOOT-INF/classes/
Spring-Boot-Lib: BOOT-INF/lib/

解釋如下：

Main-Class：指定 Spring Boot 的啟動(dòng)加載器 JarLauncher；
Start-Class：你的主應(yīng)用類（帶 @SpringBootApplication 注解）；
Spring-Boot-Classes / Spring-Boot-Lib：定義了程序代碼與依賴庫的加載路徑；
額外屬性如 Spring-Boot-Layers-Index 則用于支持 Docker 鏡像的分層優(yōu)化。

這份元數(shù)據(jù)文件讓 JVM 能在執(zhí)行 java -jar 時(shí)，準(zhǔn)確找到加載器與主類，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。

Maven 打包背后的“魔術(shù)師”：spring-boot-maven-plugin

Spring Boot 的 Fat JAR 不是憑空生成的，而是 Maven 插件在構(gòu)建階段的“再加工”成果。構(gòu)建流程核心在 spring-boot-maven-plugin 的 <goal>repackage</goal> 階段。

示例配置如下：

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            <version>2.7.5</version>
            <executions>
                <execution>
                    <goals>
                        <goal>repackage</goal>
                    </goals>
                </execution>
            </executions>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

當(dāng)執(zhí)行：

mvn clean package

時(shí)，Maven 會(huì)先構(gòu)建普通 JAR，然后由該插件的 Repackager 類進(jìn)行“二次封裝”：

拷貝依賴庫 → /BOOT-INF/lib/
編譯業(yè)務(wù)代碼 → /BOOT-INF/classes/
注入啟動(dòng)類與元信息 → /META-INF/MANIFEST.MF
將加載器類寫入 /org/springframework/boot/loader/

最終生成一個(gè)可直接運(yùn)行的單體包，即 Spring Boot 的 Fat JAR。

Repackager 內(nèi)幕：Spring Boot 如何“再包裝”普通 JAR？

Spring Boot 的 Repackager 類是整個(gè)打包過程的中樞。它的職責(zé)類似“自動(dòng)搬運(yùn)工”，把項(xiàng)目產(chǎn)物重新組織成可執(zhí)行結(jié)構(gòu)。

打包核心邏輯如下：

從 Maven 原始 JAR 中讀取類文件；
解析依賴樹，復(fù)制依賴至 /BOOT-INF/lib/；
寫入應(yīng)用類至 /BOOT-INF/classes/；
生成新的 MANIFEST.MF；
最終寫入啟動(dòng)入口為 org.springframework.boot.loader.JarLauncher。

當(dāng)你遇到啟動(dòng)失敗或依賴未打入時(shí)，通常是 Repackager 的布局定義或路徑出錯(cuò)。理解這一機(jī)制能幫助你快速定位打包異常。

Spring Boot 啟動(dòng)原理：從 JarLauncher 到應(yīng)用啟動(dòng)

執(zhí)行命令：

java -jar app.jar

JVM 會(huì)讀取 MANIFEST.MF，發(fā)現(xiàn)入口是 org.springframework.boot.loader.JarLauncher，于是從該類啟動(dòng)：

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

這一啟動(dòng)鏈條如下：

JarLauncher.main() 啟動(dòng)；
調(diào)用 ExecutableArchiveLauncher.launch()；
創(chuàng)建 LaunchedURLClassLoader；
加載 /BOOT-INF/lib 下所有依賴；
反射調(diào)用 Start-Class（如 com.icoderoad.demo.DemoApplication）的 main()；
啟動(dòng)嵌入式服務(wù)器（Tomcat/Jetty），初始化 Spring 容器。

整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了從“自引導(dǎo)加載器”到“應(yīng)用啟動(dòng)”的全自動(dòng)化封裝。

依賴加載與內(nèi)嵌服務(wù)器初始化

Spring Boot 的 LaunchedURLClassLoader 能突破 JVM 原生類加載限制，從嵌套的 JAR 中直接加載資源。它通過 Spring-Boot-Lib 屬性遍歷 /BOOT-INF/lib/，將所有依賴動(dòng)態(tài)加入類路徑。

加載完成后，Spring Boot 自動(dòng)配置模塊開始發(fā)揮作用：

讀取 application.yml 或 application.properties；
啟動(dòng)內(nèi)嵌 Tomcat；
初始化 Spring 容器；
執(zhí)行帶 @SpringBootApplication 注解的主類。

例如：

server.port=8081
server.servlet.context-path=/myapp

當(dāng)啟動(dòng)后，你的應(yīng)用即通過 http://localhost:8081/myapp 直接訪問，無需額外部署。

JVM 類加載機(jī)制回顧：Spring Boot 如何打破常規(guī)？

JVM 類加載過程分為：加載 → 驗(yàn)證 → 準(zhǔn)備 → 解析 → 初始化。傳統(tǒng)機(jī)制遵循 雙親委派模型，即子加載器先請(qǐng)求父加載器查找類，若未找到再自行加載。

而 Spring Boot 的可執(zhí)行 JAR 結(jié)構(gòu)中，所有依賴都打包在內(nèi)部 JAR 中。如果繼續(xù)沿用雙親委派，會(huì)導(dǎo)致版本沖突或無法加載嵌套資源。因此，Spring Boot 實(shí)現(xiàn)了一個(gè)自定義加載器 LaunchedURLClassLoader，改變了加載順序：

@Override
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        Class<?> loadedClass = findLoadedClass(name);
        if (loadedClass == null) {
            try {
                // 優(yōu)先從自身 JAR 加載
                loadedClass = findClass(name);
            } catch (ClassNotFoundException ex) {
                // 加載失敗時(shí)再委派父加載器
                loadedClass = super.loadClass(name, false);
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(loadedClass);
        }
        return loadedClass;
    }
}

這種機(jī)制讓 Spring Boot 優(yōu)先加載內(nèi)部依賴，防止與系統(tǒng)類庫沖突，也讓嵌套 JAR 的資源可被正常訪問。