Fat JAR

一句话定位：Spring Boot 通过 spring-boot-maven-plugin 将应用代码与所有依赖打包为可执行的 Fat JAR，利用 JarLauncher 和 BOOT-INF 目录结构实现依赖隔离加载，达成 java -jar 一键运行的部署体验。

定义与作用

传统的 Java Web 应用打包产出为 WAR 文件，其中仅包含项目自身的 WEB-INF/classes 和 WEB-INF/lib，运行时依赖外部 Servlet 容器提供标准库（如 Servlet API）。这种方式的问题在于：部署环境必须与开发环境的容器版本匹配，依赖冲突排查困难，回滚时需要替换整个容器目录。

Spring Boot 的 Fat JAR（可执行 JAR） 将以下三类内容全部打包进一个 JAR 文件：

内容	传统 WAR 位置	Spring Boot Fat JAR 位置	说明
项目编译后的类文件	`WEB-INF/classes/`	`BOOT-INF/classes/`	业务代码、配置类
项目依赖的第三方 JAR	`WEB-INF/lib/`	`BOOT-INF/lib/`	Spring Framework、数据库驱动、连接池等
启动器类	`WEB-INF/web.xml` 或容器控制	`META-INF/MANIFEST.MF` 指定 `Main-Class`	`JarLauncher` 作为入口

关键差异：Fat JAR 的 BOOT-INF 目录是 Spring Boot 自定义的，标准 JVM 类加载器不会自动扫描它。Spring Boot 通过自定义的 JarLauncher 及其类加载器 LaunchedURLClassLoader 实现对 BOOT-INF/classes 和 BOOT-INF/lib/*.jar 的隔离加载。

适用位置与常用属性

Fat JAR 的构建完全由 Maven 插件控制，开发者在 pom.xml 中配置 spring-boot-maven-plugin。

插件配置位置

<!-- pom.xml -->
<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            <version>2.7.18</version>
            <executions>
                <execution>
                    <goals>
                        <goal>repackage</goal>
                    </goals>
                </execution>
            </executions>
            <configuration>
                <!-- 常用配置属性 -->
                <mainClass>com.feixiang.student.StudentManagementApplication</mainClass>
                <layout>JAR</layout>
                <excludeDevtools>true</excludeDevtools>
            </configuration>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

常用配置属性

属性	说明	典型值
`<mainClass>`	显式指定启动类全限定名	`com.feixiang.student.StudentManagementApplication`
`<layout>`	打包布局类型	`JAR`（默认）、`WAR`、`ZIP`
`<excludeDevtools>`	是否排除 devtools	`true`（生产环境建议）
`<classifier>`	附加分类器后缀	`exec`
`<executable>`	Linux 下生成可执行脚本头	`true`

注意：如果 POM 继承了 spring-boot-starter-parent，则插件版本号可省略，由父 POM 统一管理。

核心原理

Fat JAR 内部结构

结构解读：

META-INF/MANIFEST.MF：Main-Class 指向 Spring Boot 的 JarLauncher，而非业务启动类；真正的业务主类记录在 Start-Class 中。
org/springframework/boot/loader/：Spring Boot Loader 模块的类文件，直接位于 JAR 根目录，由标准 JVM 类加载器加载。
BOOT-INF/classes/：项目本身的编译输出，标准类加载器不可见。
BOOT-INF/lib/：所有 Maven 依赖的 JAR 包，标准类加载器不可见。

启动加载流程

流程解读：

java -jar 命令由 JVM 的标准类加载器（AppClassLoader）加载 JAR 根目录下的 JarLauncher。
JarLauncher 构造 LaunchedURLClassLoader，将 BOOT-INF/classes/ 和 BOOT-INF/lib/ 下的每个 JAR 解析为 URL 资源。
LaunchedURLClassLoader 作为子类加载器，负责后续所有 Spring Boot 类和依赖类的加载，实现与系统类路径的隔离。
通过反射调用 Start-Class（即业务启动类）的 main 方法，启动 Spring 容器。

完整示例

场景说明

飞翔科技的运维团队要求小崔将学生成绩管理系统打包为可执行 JAR，以便在测试服务器上直接 java -jar 运行。小崔需要验证打包后的 JAR 结构正确，且能独立启动。

操作前：使用普通 Maven 打包

<!-- 错误示范：pom.xml 中未配置 spring-boot-maven-plugin -->
<build>
    <plugins>
        <!-- 只有 maven-jar-plugin，这是普通 JAR 打包 -->
        <plugin>
            <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
            <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

执行打包：

$ mvn clean package

生成的 target/student-app-1.0.0.jar 仅包含项目自身的类文件，没有 Spring Boot Loader，也没有 BOOT-INF/lib 目录。运行结果：

$ java -jar target/student-app-1.0.0.jar
no main manifest attribute, in target/student-app-1.0.0.jar

或即使指定了主类，也会因缺少依赖而抛出 ClassNotFoundException: org.springframework.boot.SpringApplication。

使用该特性的完整代码

小崔在 pom.xml 中引入正确的插件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.7.18</version>
    </parent>

    <groupId>com.feixiang</groupId>
    <artifactId>student-app</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
    <packaging>jar</packaging>

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

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <mainClass>com.feixiang.student.StudentManagementApplication</mainClass>
                    <excludeDevtools>true</excludeDevtools>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <goals>
                            <goal>repackage</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

执行打包：

$ mvn clean package

操作后运行结果及分析

打包成功后，目录结构如下：

target/
├── student-app-1.0.0.jar          ← 原始 JAR（maven-jar-plugin 生成）
└── student-app-1.0.0.jar.original ← repackage 前的备份

注意：spring-boot-maven-plugin 的 repackage 目标会在 maven-jar-plugin 打包完成后，将其重命名为 .jar.original，然后生成新的 Fat JAR 覆盖原文件名。

查看 JAR 内部结构：

$ jar tf target/student-app-1.0.0.jar | head -30
META-INF/
META-INF/MANIFEST.MF
org/
org/springframework/
org/springframework/boot/
org/springframework/boot/loader/
org/springframework/boot/loader/JarLauncher.class
BOOT-INF/
BOOT-INF/classes/
BOOT-INF/classes/com/
BOOT-INF/classes/com/feixiang/
BOOT-INF/classes/com/feixiang/student/
BOOT-INF/classes/com/feixiang/student/StudentManagementApplication.class
BOOT-INF/classes/application.yml
BOOT-INF/lib/
BOOT-INF/lib/spring-boot-2.7.18.jar
BOOT-INF/lib/spring-boot-starter-web-2.7.18.jar
BOOT-INF/lib/spring-web-5.3.31.jar
BOOT-INF/lib/spring-webmvc-5.3.31.jar
BOOT-INF/lib/tomcat-embed-core-9.0.83.jar
...

启动验证：

$ java -jar target/student-app-1.0.0.jar

  .   ____          _            __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
 \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::        (v2.7.18)

2024-05-20 10:30:15.456  INFO 9876 --- [main] o.s.b.w.e.t.TomcatWebServer : Tomcat started on port(s): 8080 (http)

分析：

JarLauncher 被 JVM 正确加载，进而启动 LaunchedURLClassLoader。
BOOT-INF/classes 中的业务类和 application.yml 被正确加载。
BOOT-INF/lib 中的 Tomcat、Spring Web 等依赖被隔离加载，无类路径冲突。
内嵌 Tomcat 随 Spring 容器启动，应用可直接对外提供 HTTP 服务。

易错场景与面试考点

易错场景一：使用 `maven-jar-plugin` 代替 `spring-boot-maven-plugin`

<!-- 错误示范：忘记配置 spring-boot-maven-plugin -->
<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
    <version>3.2.2</version>
</plugin>

后果：生成的 JAR 缺少 JarLauncher 和 BOOT-INF 结构，无法通过 java -jar 运行。小崔在测试环境部署时反复排查，最后发现 POM 中根本没有 Spring Boot 打包插件。

正确做法：始终使用 spring-boot-maven-plugin，并确保 repackage 目标被执行。继承 spring-boot-starter-parent 是最稳妥的方式。

易错场景二：生产 JAR 中误含 devtools

<!-- 错误示范：未排除 devtools -->
<plugin>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>

同时 pom.xml 的 <dependencies> 中保留了：

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

后果：生产环境 JAR 中携带了 devtools，存在性能开销（额外监听文件变化）和潜在安全风险（远程触发重启漏洞）。

正确做法：插件配置中显式添加 <excludeDevtools>true</excludeDevtools>，或将 devtools 依赖的 <scope> 设为 runtime（虽然 Spring Boot 推荐 optional）。

面试考点

Q：Spring Boot 的 Fat JAR 和普通 JAR 有什么区别？

Fat JAR 通过 spring-boot-maven-plugin 的 repackage 目标生成，内部包含 BOOT-INF/classes（业务类）、BOOT-INF/lib（所有依赖 JAR）和 JarLauncher 启动器。普通 JAR 仅包含项目自身类，依赖需外部提供。

Q：JarLauncher 的作用是什么？

JarLauncher 是 Spring Boot Loader 模块提供的入口类，由 JVM 标准类加载器加载。它负责创建 LaunchedURLClassLoader，将 BOOT-INF 下的类和依赖 JAR 加入类路径，然后通过反射调用业务启动类的 main 方法。

Q：为什么 Spring Boot 不直接把业务启动类设为 Main-Class？

因为业务启动类及其依赖位于 BOOT-INF 目录下，标准 JVM 类加载器无法直接识别该路径。需要 JarLauncher 先用标准类加载器加载，再由自定义类加载器接管后续类加载。

Q：如何查看 Fat JAR 内部的依赖列表？

使用 jar tf app.jar | grep BOOT-INF/lib 可列出所有打包的依赖 JAR 文件名；或解压后通过 BOOT-INF/classpath.idx（Spring Boot 2.3+）查看。

Q：repackage 目标的具体行为是什么？

repackage 在 maven-jar-plugin 执行完毕后，将原始 JAR 重命名为 .original，然后创建新的 Fat JAR，覆盖原始文件名。新 JAR 包含 Loader 类和 BOOT-INF 结构。