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tomcat加載jar異常問題的分析與解決

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

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

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。

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。

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)

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）

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。

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);
   }
  };
 }