是时候闭环Java应用了

你曾经因为部署/上线而痛苦吗？你曾经因为要去运维那改配置而烦恼吗？在我接触过的一些部署/上线方式中，曾碰到过以下一些问题：

1、程序代码和依赖都是人工上传到服务器，不是通过工具进行部署和发布；

2、目录结构没有规范，jar启动时通过-classpath任意指定；

3、fat jar，把程序代码、配置文件和依赖jar都打包到一个jar中，改配置文件太费劲；

4、不管是非web应用还是web应用都部署到web容器环境，如Tomcat；

5、web应用还需要先在服务器上安装好环境（如装Tomcat）才能部署，想升级版本或者换个容器太难了；

6、线上参数修改还需要找运维，痛苦。

 

还有如没有自动部署平台，回滚到上一个版本那可真是天方夜谈；增量包而非全量包，无法*在在的回滚；前端代码直接覆盖而非版本化，难快速回滚，出问题要清理CDN，痛苦；ngx_lua项目时不按照项目的方式部署，在服务器上随意修改代码，导致某些服务器忘记修改或者版本不一致，排查问题太痛苦。

 

还有很多部署中不好的方式，但是本文只关注闭环Java应用带来的好处。首先介绍下应该如何部署应用，然后介绍下什么是闭环Java应用，它的好处和如何搭建。

 

应该如何部署应用

 

项目

项目中应该包括了所有要执行的代码、启停脚本，比如非web应用

 

web应用

 

打包应用后，会按照相应的目录结构构建。如果项目使用maven，可以使用maven-assembly-plugin进行按照相应的目录结构构件。

 

即项目、打包的应用要按照统一的风格来实施。

 

自动部署系统

自动部署系统负责打包应用（比如执行mvn相应的命令即可）、抽包（从指定目录抽取要部署的代码，如target/nonweb-example-package目录）、部署代码（发布代码，将代码同步到宿主机器）、启停应用（配置指定的启停脚本并调用）。

 

自动部署除了这些功能外，应该还有如发布历史管理（回滚）、分组管理（如不同机房不同的配置文件）、配置管理（如要修改启动/停止脚本、修改配置文件[不同机房不同的配置]、参数管理[如jvm参数等]）等。

 

宿主机器

即代码部署到的机器，它应该只安装最小化环境，如只需要装JDK即可，像Tomcat是不需要安装的，由应用决定使用哪个容器。

 

通过增加自动部署系统可以更好的进行项目的统一发布、管理和回滚。

 

闭环Java应用

闭环Java应用指Java代码、容器、配置文件、启停脚本等都在同一处维护，修改配置文件、修改环境参数、更改容器类型等都不需要到宿主机器上进行更改。宿主机器只提供基本运行环境，如仅部署JDK环境即可，不需要部署如Tomcat容器，需要什么容器，都是在Java应用中指定。

 

这样的好处是配置文件修改、JVM参数修改、容器的选择都可以在Java应用中配置，形成闭环。

 

闭环Java应用的目的主要是让Java应用能自启动，这样程序的控制权就在我们手里，而不是运维手里。而我们更懂我们的程序。

 

随着微服务概念的流行，spring boot也受到大家的热捧。spring boot能帮助我们快速构建基于spring的应用；其能方便创建自启动应用、可以嵌入各种容器（如Tomcat、Jetty）、提供了一些starter pom用于简化配置文件、自动化配置（只需要引入相关的pom，就自动获得了某些功能）等。

 

在介绍spring boot之前，我们看下在以前是怎么构建闭环Java应用。

 

从零构建非web应用

项目结构

 
本示例演示了构建一个非web应用RPC服务生产者（如Dubbo服务），还可以构建如Worker类型的应用，他们本身不需要web容器，作为普通的java应用启动即可。

 

maven依赖(pom.xml)

需要自己添加如spring-core、spring-context等相关依赖，此处就不展示了。

 

打包配置(pom.xml)

nonweb-example\pom.xml

<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
<version>2.6</version>
<configuration>
<descriptor>src/assembly/assembly.xml</descriptor>
<finalName>${project.build.finalName}</finalName>
</configuration>
<executions>
<execution>
<phase>package</phase>
<goals>
<goal>directory</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
</plugin>

 

使用maven-assembly-plugin进行打包；打包配置如下：

<id>package</id>
<formats>
    <format>dir</format>
</formats>
<includeBaseDirectory>false</includeBaseDirectory>
<fileSets>
    <!-- 可执行文件 -->
    <fileSet>
        <directory>src/bin</directory>
        <outputDirectory>bin</outputDirectory>
        <includes>
            <include>*.bat</include>
        </includes>
        <lineEnding>dos</lineEnding>
    </fileSet>
    <fileSet>
        <directory>src/bin</directory>
        <outputDirectory>bin</outputDirectory>
        <includes>
            <include>*.sh</include>
        </includes>
        <lineEnding>unix</lineEnding>
        <fileMode>0755</fileMode>
    </fileSet>
    <!-- classes -->
    <fileSet>
        <directory>${project.build.directory}/classes</directory>
        <outputDirectory>classes</outputDirectory>
    </fileSet>
</fileSets>
<!-- 依赖jar包 -->
<dependencySets>
    <dependencySet>
        <outputDirectory>lib</outputDirectory>
        <excludes>
            <exclude>com.jd:nonweb-example</exclude>
        </excludes>
    </dependencySet>
</dependencySets>

主要有三组配置：

formats：打包格式，此处使用的是dir，还可以是zip、rar等；

fileSet：拷贝文件，本示例主要有bin文件、classes文件需要拷贝；

dependencySets：依赖jar，拷贝到lib目录；

 

执行mvn package后形成了将得到如下结构：

 

将该目录通过自动部署抽包并部署到宿主机器即可。然后自动部署系统执行bin下的启停脚本执行即可。

  

启动类 

public class Bootstrap {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
      ClassPathXmlApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:spring-config.xml");
      ctx.registerShutdownHook();
      Thread.currentThread().join();
  }
}

本示例没有使用Java Config方式构建，直接加载spring配置文件启动Java应用。

 

启动脚本

#!/bin/sh
echo -------------------------------------------
echo start server
echo -------------------------------------------
# 设置项目代码路径
export CODE_HOME="/export/App/nonweb-example-startup-package"
#日志路径
export LOG_PATH="/export/Logs/nonweb.example.jd.local"
mkdir -p $LOG_PATH
# 设置依赖路径
export CLASSPATH="$CODE_HOME/classes:$CODE_HOME/lib/*"
# java可执行文件位置
export _EXECJAVA="$JAVA_HOME/bin/java"
# JVM启动参数
export JAVA_OPTS="-server -Xms128m -Xmx256m -Xss256k -XX:MaxDirectMemorySize=128m"
# 启动类
export MAIN_CLASS=com.jd.nonweb.example.startup.Bootstrap

$_EXECJAVA $JAVA_OPTS -classpath $CLASSPATH $MAIN_CLASS &
tail -f $LOG_PATH/stdout.log

配置项目代码路径、日志路径、依赖路径、java执行文件路径、JVM启动参数、启动类。

 

停止脚本

#日志路径
export LOG_PATH="/export/Logs/nonweb.example.jd.local"
mkdir -p $LOG_PATH
# 启动类
export MAIN_CLASS=com.jd.nonweb.example.startup.Bootstrap

echo -------------------------------------------
echo stop server

#所有相关进程
PIDs=`jps -l | grep $MAIN_CLASS | awk '{print $1}'`
#停止进程
if [ -n "$PIDs" ]; then
  for PID in $PIDs; do
      kill $PID
      echo "kill $PID"
  done
fi

#等待50秒
for i in 1 10; do
  PIDs=`jps -l | grep $MAIN_CLASS | awk '{print $1}'`
  if [ ! -n "$PIDs" ]; then
    echo "stop server success"
    echo -------------------------------------------
    break
  fi
  echo "sleep 5s"
  sleep 5
done

#如果等待50秒还没有停止完，直接杀掉
PIDs=`jps -l | grep $MAIN_CLASS | awk '{print $1}'`
if [ -n "$PIDs" ]; then
  for PID in $PIDs; do
      kill -9 $PID
      echo "kill -9 $PID"
  done
fi
tail -fn200 $LOG_PATH/stdout.log

到此一个闭环非web应用就构建完了，启停脚本、启动类、项目代码都是统一在一处维护，并使用maven-assembly-plugin将这些打包在一起，通过自动部署发布并执行，达到了闭环的目的。

 

 

从零构建web应用

项目结构 

 

 

maven依赖(pom.xml)

需要自己添加如spring-core、spring-context、spring-web、spring-webmvc、velocity等相关依赖，此处就不展示了。

 

打包配置(pom.xml)

web-example\pom.xml

<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
    <version>2.6</version>
    <configuration>
        <descriptor>src/assembly/assembly.xml</descriptor>
        <finalName>${project.build.finalName}</finalName>
    </configuration>
    <executions>
        <execution>
            <phase>package</phase>
            <goals>
                <goal>directory</goal>
            </goals>
        </execution>
    </executions>
</plugin>

使用maven-assembly-plugin进行打包；打包配置如下：

<id>package</id>
<formats>
    <format>dir</format>
</formats>
<includeBaseDirectory>false</includeBaseDirectory>
<fileSets>
    <fileSet>
        <directory>src/bin</directory>
        <outputDirectory>bin</outputDirectory>
        <includes>
            <include>*.sh</include>
        </includes>
        <lineEnding>unix</lineEnding>
        <fileMode>0755</fileMode>
    </fileSet>
    <!-- WEB-INF -->
    <fileSet>
        <directory>src/main/webapp</directory>
        <outputDirectory></outputDirectory>
    </fileSet>
    <!-- classes -->
    <fileSet>
        <directory>${project.build.directory}/classes</directory>
        <outputDirectory>WEB-INF/classes</outputDirectory>
    </fileSet>

</fileSets>
<!-- 依赖jar包 -->
<dependencySets>
    <dependencySet>
        <outputDirectory>WEB-INF/lib</outputDirectory>
        <excludes>
            <exclude>com.jd:web-example</exclude>
        </excludes>
    </dependencySet>
</dependencySets>

主要有三组配置：

formats：打包格式，此处使用的是dir，还可以是zip、rar等；

fileSet：拷贝文件，本示例主要有bin文件、classes文件、webapp文件需要拷贝；

dependencySets：依赖jar，拷贝到WEB-INF\lib目录；

 

执行mvn package后形成了将得到如下结构：

  

打包的目录结构和普通web结构完全一样；将该目录通过自动部署抽包并发布到宿主机器即可。然后自动部署系统执行bin下的启停脚本执行即可。

 

启动类

public class TomcatBootstrap {
  private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(TomcatBootstrap.class);
  public static void main(String[] args) throws Exception{
    //提升性能(https://wiki.apache.org/tomcat/HowTo/FasterStartUp)
    System.setProperty("tomcat.util.scan.StandardJarScanFilter.jarsToSkip", "*.jar");
    //System.setProperty("securerandom.source","file:/dev/./urandom");
    int port =Integer.parseInt(System.getProperty("server.port", "8080"));
    String contextPath = System.getProperty("server.contextPath", "");
    String docBase = System.getProperty("server.docBase", getDefaultDocBase());
    LOG.info("server port : {}, context path : {},doc base : {}",port, contextPath, docBase);
    Tomcat tomcat = createTomcat(port,contextPath, docBase);
    tomcat.start();
    Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
        @Override
        public void run(){
            try {
                tomcat.stop();
            } catch (LifecycleException e) {
                LOG.error("stoptomcat error.", e);
            }
        }
    });
    tomcat.getServer().await();
 }

 private static String getDefaultDocBase() {
   File classpathDir = new File(Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResource(".").getFile());
   File projectDir =classpathDir.getParentFile().getParentFile();
   return new File(projectDir,"src/main/webapp").getPath();
 }

 private static Tomcat createTomcat(int port,String contextPath, String docBase) throws Exception{
    String tmpdir = System.getProperty("java.io.tmpdir");
    Tomcat tomcat = new Tomcat();
    tomcat.setBaseDir(tmpdir);
    tomcat.getHost().setAppBase(tmpdir);
    tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
    tomcat.getHost().setDeployOnStartup(false);
    tomcat.getEngine().setBackgroundProcessorDelay(-1);
    tomcat.setConnector(newNioConnector());
    tomcat.getConnector().setPort(port);
    tomcat.getService().addConnector(tomcat.getConnector());
    Context context =tomcat.addWebapp(contextPath, docBase);
    StandardServer server =(StandardServer) tomcat.getServer();
    //APR library loader. Documentation at /docs/apr.html
    server.addLifecycleListener(new AprLifecycleListener());
    //Prevent memory leaks due to use of particularjava/javax APIs
    server.addLifecycleListener(new JreMemoryLeakPreventionListener());
    return tomcat;
  }

  //在这里调整参数优化
  private static Connector newNioConnector() {
    Connector connector = new Connector("org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol");
    Http11NioProtocol protocol =(Http11NioProtocol) connector.getProtocolHandler();
    return connector;
 }

}

通过嵌入Tomcat容器启动，这种方式的确定是需要先写Tomcat的启动代码，优点也很明显：以后Tomcat的控制权在我们手中，可以随时进行切换或者优化，不需要改线上的配置文件。

 

启动脚本

#!/bin/sh
echo -------------------------------------------
echo start server
echo -------------------------------------------
# 设置项目代码路径
export CODE_HOME="/export/App/web-example-web-package"
#日志路径
export LOG_PATH="/export/Logs/web.example.jd.local"
mkdir -p $LOG_PATH
# 设置依赖路径
export CLASSPATH="$CODE_HOME/WEB-INF/classes:$CODE_HOME/WEB-INF/lib/*"
# java可执行文件位置
export _EXECJAVA="$JAVA_HOME/bin/java"
# JVM启动参数
export JAVA_OPTS="-server -Xms128m -Xmx256m -Xss256k-XX:MaxDirectMemorySize=128m"
# 服务端端口、上下文、项目根配置
export SERVER_INFO="-Dserver.port=8090 -Dserver.contextPath=-Dserver.docBase=$CODE_HOME"
# 启动类
export MAIN_CLASS=com.jd.web.example.startup.TomcatBootstrap

$_EXECJAVA $JAVA_OPTS -classpath $CLASSPATH $SERVER_INFO $MAIN_CLASS &
tail -f $LOG_PATH/stdout.log

 

配置项目代码路径、日志路径、依赖路径、java执行文件路径、JVM启动参数、启动类；相当于非web应用，多了web服务器端口、上下文、项目根路径配置。

 

停止脚本

和非web的类似就不再重复了。

 

到此一个闭环web应用就构建完了，启停脚本、启动类、项目代码都是统一在一处维护，并使用maven-assembly-plugin将这些打包在一起，通过自动部署发布并执行。达到了闭环的目的。

 

Spring Boot构建非web/web应用

项目结构

 

maven依赖(pom.xml)

spring-boot-example/pom.xml继承spring-boot-starter-parent

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>1.4.1.BUILD-SNAPSHOT</version>
</parent>

spring-boot-starter-parent中是一些通用配置，如JDK编码、依赖管理（它又继承了spring-boot-dependencies，这里边定义了所有依赖）；

 

依赖

<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-velocity</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-log4j2</artifactId>
</dependency>

spring-boot-starter是最小化的spring boot环境（spring-core、spring-context等）；spring-boot-starter-web是spring mvc环境，并使用Tomcat作为web容器；spring-boot-starter-velocity将自动将模板引擎配置为velocity。此处可以看到starter的好处了，需要什么功能只需要引入一个starter，相关的依赖自动添加，而且会自动配置使用该特性。

 

 

打包配置(pom.xml)

spring-boot-example-web\pom.xml添加如下maven插件：

<plugin>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>

执行mvn package时将得到如下fat jar：

  

启动类

package com.jd.springboot.example.web.startup;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.ImportResource;
@SpringBootApplication(scanBasePackages = "com.jd.springboot.example")
@ImportResource("classpath:spring-config.xml")
public class Bootstrap {
  public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(Bootstrap.class, args);
  }
}

@SpringBootApplication指定了要扫描的包、可以使用@ImportResource引入xml配置文件。然后可以直接作为普通java应用启动即可，此时自动使用tomcat作为web容器启动。

 

运行 jar -jar spring-boot-example-1.0-SNAPSHOT.jar即可启动（META-INF\MANIFEST.MF指定了Main-Class）。

 

个人不太喜欢fat jar的方式。可以使用maven-assembly-plugin配合来打包Java应用。项目结构如下所示：

 

项目结构和之前的区别是多了assembly和bin。

 

打包配置(pom.xml)

spring-boot-example-web\pom.xml将如下maven插件

<plugin>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>

 更改为assembly插件

<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
<version>2.6</version>
<configuration>
<descriptor>src/assembly/assembly.xml</descriptor>
<finalName>${project.build.finalName}</finalName>
</configuration>
<executions>
<execution>
<phase>package</phase>
<goals>
<goal>directory</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
</plugin>

assembly.xml和“从零构建非web应用”的类似，就不贴配置了。

 

执行mvn package时将得到如下打包：

 

启停脚本也是类似的，在此也不贴配置了。到此基于spring boot的非fat jar方式的自启动Java应用就构建好了。

   

 

总结

从零构建非web应用/web应用需要我们查找相关依赖并配置，还需要进行一些配置（Spring配置、容器配置），如果构建一个新的项目还是相对较慢的，但是在公司内大家应该都有自己的“starter pom”，因此实际构建也不会很慢。而如果没有一些项目的积累，使用spring boot可以非常容易而且快速的就能搭建出想要的项目。使用spring boot后：容易添加依赖、启动类不用自己创建、享受到自动配置的好处等；而自带的spring-boot-maven-plugin会生成fat jar，不过可以配合maven-assembly-plugin来实现之前的方式的。

 

另外因笔者所在公司使用Docker容器，一个宿主机器只部署一个JVM示例，示例中的启停脚本不用考虑单机多JVM实例问题。

 

创建闭环Java应用，可以更容易的进行如JVM参数调优、修改容器配置文件、非web应用不需要部署到Tomcat容器中；这是笔者想进行闭环Java应用的主要目的。