springboot關于tomcat加載jar異常問題的分析

現象描述:

項目使用springboot啟動一個web項目,在啟動階段看到console中出現了異常“1.10.3-1.4.3\hdf5.jar 系統找不到指定的文件”,雖然這些異常不影響項目的正常運行,但作為一個嚴謹的技術人員,看到這些異常就像見到仇人一樣,一定要除之而后快。

java.io.FileNotFoundException: D:\.m2\repository\org\bytedeco\javacpp-presets\hdf5-platform\1.10.3-1.4.3\hdf5.jar (系統找不到指定的文件。)
    at java.util.zip.ZipFile.open(Native Method)
    at java.util.zip.ZipFile.<init>(ZipFile.java:225)
    at java.util.zip.ZipFile.<init>(ZipFile.java:155)
    at java.util.jar.JarFile.<init>(JarFile.java:166)
    at java.util.jar.JarFile.<init>(JarFile.java:130)
    at org.apache.tomcat.util.compat.JreCompat.jarFileNewInstance(JreCompat.java:188)
    at org.apache.tomcat.util.scan.JarFileUrlJar.<init>(JarFileUrlJar.java:65)
    at org.apache.tomcat.util.scan.JarFactory.newInstance(JarFactory.java:49)
    at org.apache.tomcat.util.scan.StandardJarScanner.process(StandardJarScanner.java:374)
    at org.apache.tomcat.util.scan.StandardJarScanner.processURLs(StandardJarScanner.java:309)
    at org.apache.tomcat.util.scan.StandardJarScanner.doScanClassPath(StandardJarScanner.java:266)
    at org.apache.tomcat.util.scan.StandardJarScanner.scan(StandardJarScanner.java:229)
    at org.apache.jasper.servlet.TldScanner.scanJars(TldScanner.java:262)
    at org.apache.jasper.servlet.TldScanner.scan(TldScanner.java:104)
    at org.apache.jasper.servlet.JasperInitializer.onStartup(JasperInitializer.java:101)
    at org.apache.catalina.core.StandardContext.startInternal(StandardContext.java:5204)
    at org.apache.catalina.util.LifecycleBase.start(LifecycleBase.java:150)
    at org.apache.catalina.core.ContainerBase$StartChild.call(ContainerBase.java:1421)
    at org.apache.catalina.core.ContainerBase$StartChild.call(ContainerBase.java:1411)
    at java.util.concurrent.FutureTask.run$$$capture(FutureTask.java:266)
    at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

2019-03-29 18:09:08.303  WARN 16940 --- [ost-startStop-1] o.a.tomcat.util.scan.StandardJarScanner  : Failed to scan [file:/D:/.m2/repository/org/bytedeco/javacpp-presets/hdf5-platform/1.10.3-1.4.3/hdf5-linux-x86.jar] from classloader hierarchy

java.io.FileNotFoundException: D:\.m2\repository\org\bytedeco\javacpp-presets\hdf5-platform\1.10.3-1.4.3\hdf5-linux-x86.jar (系統找不到指定的文件。)
......
2019-03-29 18:09:08.578  WARN 16940 --- [ost-startStop-1] o.a.tomcat.util.scan.StandardJarScanner  : Failed to scan [file:/D:/.m2/repository/org/bytedeco/javacpp-presets/hdf5-platform/1.10.3-1.4.3/hdf5-linux-x86_64.jar] from classloader hierarchy

java.io.FileNotFoundException: D:\.m2\repository\org\bytedeco\javacpp-presets\hdf5-platform\1.10.3-1.4.3\hdf5-linux-x86_64.jar (系統找不到指定的文件。)
    

項目環境說明

  • tomcat:使用springboot內置版本 8.5.29
  • 使用Maven進行依賴管理
  • spring boot 版本為2.0.1
  • spring 框架 版本為5.0.5
  • 項目引用了Deep Learn 4 Java(一個非常棒的Java的機器學習庫)
        <dependency>
            <groupId>org.deeplearning4j</groupId>
            <artifactId>deeplearning4j-core</artifactId>
            <version>1.0.0-beta3</version>
        </dependency>
  • 有問題的jar依賴關系


    image.png

跟蹤分析

既然是在啟動階段報錯,那就找到啟動類添加斷點,一步步跟蹤下到底哪個階段報的錯誤,然后再分析出錯的原因。我跟蹤調試了springboot的代碼,找到jar的加載位置。主要的幾個類和方法如下所示:

跟蹤類org.apache.tomcat.util.scan.StandardJarScanner

  • 方法doScanClassPath(...)
    該方法會對所有classloader進行遍歷,加載每一個classloader中jar包


    image.png

    上圖標紅處就是關鍵代碼,其中變量classPathUrlsToProcess中存放的是所有待加載的jar信息,主要是jar包路徑信息,我們可以看到這里面和我們在maven中看到的jar包是一樣的。


    image.png
  • 方法processURLs(...)
    該方法會對當前classloader的所有jar,也就是對classPathUrlsToProcess進行堆棧操作,然后處理每一個jar包。關鍵代碼如下所示。


    image.png
  • 方法process()
    該方法會對每一個jar進行加載及分析處理,該方法中重點關注

processManifest(jar, isWebapp, classPathUrlsToProcess)
image.png
  • 方法 processManifest
    該方法會處理jar中的Manifest文件,對Manifest文件中的Class-Path進行分隔處理,對其中的內容作為新的依賴jar再插入到classPathUrlsToProcess中(processURLs方法會按照堆棧結果加載其中的jar)


    image.png

原因分析

其實問題就是出Manifest文件中的classpath,通過分析代碼我們知道tomcat除了加載了我們maven管理的jar包之外,還會對jar中的manifest文件進行分析,如果其中存在classpath,他會將其中的內容也添加jar包依賴中,并對這些jar包進行加載。
我們打開其中hdf5-1.10.3-1.4.3.jar的manifest文件作為例子看看錯誤出在哪里。


image.png

大家注意到了沒有,這里的jar包沒有路徑也沒有版本號,這就導致tomcat加載的時候按照hdf5-1.10.3-1.4.3.jar的路徑進行加載。
然而我們的工程中在對應位置并不存在這些jar,這也就導致了找不到jar的異常。我們工程中實際上有這些jar,只不過路徑和名字不一樣。在上圖左邊大家可以看到maven中其實已經有了這些jar,只不過名字后面多了版本號,路徑在各自的maven倉庫中。
到這里我們已經將出現問題的原因弄清楚了,接下來我們考慮下怎么解決。

解決方案

方案一:

刪除Manifest中的classpath或者刪除Manifest文件,這樣就避免了加載不存在的jar包。但是每次maven更新的時候可能會覆蓋掉你的修改,導致異常再次出現。

方案二:

按照加載提示的路徑,將對應jar包復制過去并改名去掉版本號,但這樣會造成jar冗余,同樣的jar會加載兩個。

方案三:

降級tomcat版本,使用8.5.0 或以下版本。8.5.0版本中不會對manifest進行分析加載,這樣也就不會出現我們的異常了。

方案四

增加一下代碼設置不掃描Manifest文件。

    @Bean
    public TomcatServletWebServerFactory tomcatFactory() {
        return new TomcatServletWebServerFactory() {
            @Override
            protected void postProcessContext(Context context) {
                ((StandardJarScanner) context.getJarScanner()).setScanManifest(false);
            }
        };
    }
image.png
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