在以往的實(shí)踐中，我們常常直接使用官方或第三方構(gòu)建的鏡像。然而，在真實(shí)的開發(fā)流程中，將自研應(yīng)用打包成標(biāo)準(zhǔn)、可移植的鏡像是至關(guān)重要的一環(huán)，它能確保開發(fā)、測試與生產(chǎn)環(huán)境的絕對一致性。

本文將詳細(xì)闡述如何通過編寫 Dockerfile文件，將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 Spring Boot 應(yīng)用打包成一個(gè)獨(dú)立的 Docker 鏡像。我們將從一個(gè)簡單的后端項(xiàng)目入手，逐步構(gòu)建并優(yōu)化 Dockerfile，最終得出一個(gè)生產(chǎn)級的解決方案。

一、項(xiàng)目準(zhǔn)備

本文將以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 Spring Boot 項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目打包后的產(chǎn)物是一個(gè) .jar文件。項(xiàng)目功能非常簡單：提供一個(gè) REST API，用于返回其加載的 application.properties配置文件的內(nèi)容。

（一）環(huán)境隔離的配置文件

在 Spring Boot 項(xiàng)目的 src/main/resources目錄下，我們通常會(huì)定義 application.properties文件，用于存放數(shù)據(jù)庫連接、外部服務(wù)地址等配置信息。

src/main/resources/application.properties(默認(rèn)配置):

spring.datasource.username=local
spring.mail.username=local@gmail.com
logging.file.path=./log

為了應(yīng)對不同環(huán)境（如開發(fā)、測試、生產(chǎn)）的部署需求，我們需要為每個(gè)環(huán)境創(chuàng)建獨(dú)立的配置文件。為此，在項(xiàng)目根目錄下創(chuàng)建一個(gè) env-config文件夾，并按環(huán)境創(chuàng)建子目錄。

項(xiàng)目結(jié)構(gòu)如下：

.
├── env-config
│   ├── dev
│   │   └── application.properties
│   ├── test
│   │   └── application.properties
│   └── prod
│       └── application.properties
└── src
    └── main
        └── resources
            └── application.properties

env-config/dev/application.properties(開發(fā)環(huán)境):

spring.datasource.username=dev
spring.mail.username=dev@gmail.com
logging.file.path=./log

env-config/prod/application.properties(生產(chǎn)環(huán)境):

spring.datasource.username=prod
spring.mail.username=prod@gmail.com
logging.file.path=./log

(測試環(huán)境配置在此省略，與上同理)

（二）功能接口實(shí)現(xiàn)

為了驗(yàn)證配置是否生效，我們創(chuàng)建一個(gè) Controller，它會(huì)讀取配置值并通過 API 返回。同時(shí)，它會(huì)向指定路徑寫入日志。

@RestController
publicclass MyController {
    privatestaticfinal Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MyController.class);

    @Value("${spring.datasource.username}")
    private String dbUser;

    @Value("${spring.mail.username}")
    private String mailUser;

    @Value("${logging.file.path}")
    private String logPath;

    @GetMapping("/configs")
    public Map<String, String> getConfigs() {
        logger.info("Configuration API was called at {}", LocalTime.now());
        return Map.of(
                "dbUser", dbUser,
                "mailUser", mailUser,
                "logPath", logPath
        );
    }
}

（三）應(yīng)用打包

我們使用 Maven 作為構(gòu)建工具。執(zhí)行以下命令，將項(xiàng)目打包成 JAR 文件。

mvn clean package

命令執(zhí)行成功后，會(huì)在 target目錄下生成 JAR 文件。為了方便后續(xù)操作，我們將其重命名為 backend-app.jar。

此時(shí)，項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分如下：

.
├── env-config
├── src
└── target
    └── backend-app.jar

（四）容器內(nèi)啟動(dòng)策略

在將應(yīng)用容器化之前，必須規(guī)劃好文件在容器內(nèi)部的布局和應(yīng)用的啟動(dòng)方式。

我們規(guī)劃的容器內(nèi)文件結(jié)構(gòu)如下：

/app
├── backend-app.jar
├── config
│   └── application.properties
└── log

為了讓 Spring Boot 加載外部的 config/目錄下的配置文件，我們采用以下啟動(dòng)命令：

java -jar -Dspring.config.location=config/ backend-app.jar --spring.config.name=application

• -Dspring.config.location: 指定外部配置文件的搜索路徑。
• --spring.config.name: 指定要加載的配置文件名稱（默認(rèn)為 application）。

二、編寫基礎(chǔ) Dockerfile

在項(xiàng)目根目錄下創(chuàng)建一個(gè)名為 Dockerfile的文件（無任何擴(kuò)展名）。該文件包含一系列指令，用于定義鏡像的構(gòu)建過程。

（一）FROM：指定基礎(chǔ)鏡像

每個(gè) Docker 鏡像都必須基于一個(gè)父鏡像。FROM指令用于聲明這個(gè)基礎(chǔ)。我們的 Spring Boot 3 應(yīng)用需要 Java 17 的運(yùn)行時(shí)環(huán)境，因此選擇官方的 openjdk鏡像。

# 使用 Oracle Linux 8 作為底層系統(tǒng)，并預(yù)裝了 OpenJDK 17
FROM openjdk:17-oracle

這里的 openjdk:17-oracle鏡像自身也是通過 Dockerfile 構(gòu)建的，其基礎(chǔ)鏡像是 oraclelinux:8-slim。因此，我們可以認(rèn)為當(dāng)前的環(huán)境是一個(gè)預(yù)裝了 Java 17 的精簡版 Linux 系統(tǒng)。

（二）COPY：復(fù)制文件到鏡像

COPY指令用于將主機(jī)（構(gòu)建環(huán)境）的文件或目錄復(fù)制到鏡像的文件系統(tǒng)中。其語法為 COPY <源路徑>... <目標(biāo)路徑>。

為了保持容器內(nèi)部的整潔，我們將所有應(yīng)用相關(guān)文件都存放在 /app目錄下。

# 將構(gòu)建產(chǎn)物 JAR 文件復(fù)制到容器的 /app/ 目錄下
COPY ./target/backend-app.jar /app/

# 將生產(chǎn)環(huán)境的配置文件復(fù)制到容器的 /app/config/ 目錄下
COPY ./env-config/prod /app/config/

注意：如果目標(biāo)路徑在容器中不存在，Docker 會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建它。

（三）EXPOSE：聲明服務(wù)端口

EXPOSE指令用于聲明容器在運(yùn)行時(shí)監(jiān)聽的網(wǎng)絡(luò)端口。這本身不會(huì)發(fā)布端口，但它有兩個(gè)重要作用：

1. 作為一種文檔，告知使用者該容器的哪個(gè)端口提供服務(wù)。
2. 在使用 docker run -P(大寫P) 時(shí)，Docker 會(huì)自動(dòng)將此聲明的端口映射到主機(jī)的隨機(jī)端口。

Spring Boot 的默認(rèn)端口是 8080。

# 聲明容器將監(jiān)聽 8080 端口
EXPOSE 8080

（四）WORKDIR：設(shè)置工作目錄

WORKDIR指令用于設(shè)置后續(xù) RUN、CMD、ENTRYPOINT指令的執(zhí)行目錄，類似于在 shell 中執(zhí)行 cd命令。

為了確保我們的啟動(dòng)命令能在正確的路徑下執(zhí)行，我們將工作目錄切換到存放 JAR 文件的 /app。

# 設(shè)置工作目錄為 /app
WORKDIR /app

（五）CMD：定義容器啟動(dòng)命令

CMD指令用于指定容器啟動(dòng)時(shí)要執(zhí)行的默認(rèn)命令。這通常是應(yīng)用的啟動(dòng)命令。

根據(jù)我們之前規(guī)劃的啟動(dòng)策略，CMD指令應(yīng)如下設(shè)置：

# 定義容器啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行的命令
CMD ["java", "-Dspring.config.location=config/", "-jar", "backend-app.jar", "--spring.config.name=application"]

核心概念：一個(gè) Dockerfile中可以有多個(gè) CMD指令，但只有最后一個(gè)會(huì)生效。如果需要執(zhí)行復(fù)雜的啟動(dòng)腳本，建議編寫一個(gè) shell 腳本，COPY進(jìn)鏡像后由 CMD調(diào)用。

三、構(gòu)建并驗(yàn)證鏡像

至此，我們已經(jīng)完成了一個(gè)基礎(chǔ)的 Dockerfile。

Dockerfile(基礎(chǔ)版):

FROM openjdk:17-oracle

COPY ["./target/backend-app.jar", "/app/"]
COPY ["./env-config/prod", "/app/config/"]

EXPOSE 8080

WORKDIR /app

CMD ["java", "-Dspring.config.location=config/", "-jar", "backend-app.jar", "--spring.config.name=application"]

使用 docker image build命令來構(gòu)建鏡像：

# -t 指定鏡像名稱和標(biāo)簽, `.` 表示 Dockerfile 在當(dāng)前目錄
docker image build -t spring-demo:1.0.0 .

構(gòu)建成功后，即可運(yùn)行容器進(jìn)行驗(yàn)證。

四、Dockerfile 進(jìn)階指令與優(yōu)化

基礎(chǔ)版 Dockerfile已經(jīng)可以工作，但為了提高可維護(hù)性、靈活性和健壯性，我們可以引入更多高級指令。

（一）ENV：設(shè)置環(huán)境變量

ENV指令用于在鏡像中定義環(huán)境變量。它不僅能被容器內(nèi)運(yùn)行的應(yīng)用訪問，還可以在 Dockerfile的后續(xù)指令中作為變量使用。這對于統(tǒng)一管理路徑、版本號(hào)等常量非常有用。

例如，/app這個(gè)路徑在我們的文件中出現(xiàn)了多次，可以將其提取為變量：

ENV APP_DIR=/app

COPY ["./target/backend-app.jar", "${APP_DIR}/"]
COPY ["./env-config/prod", "${APP_DIR}/config/"]

WORKDIR ${APP_DIR}

（二）ARG：定義構(gòu)建時(shí)參數(shù)

ARG指令用于定義在 docker image build時(shí)才能傳遞的參數(shù)。這使得我們的 Dockerfile更加靈活，無需為不同環(huán)境（如 dev, test, prod）創(chuàng)建不同的 Dockerfile。

我們可以將環(huán)境名稱參數(shù)化：

ARG SERVER_TYPE=prod # 設(shè)置默認(rèn)值為 prod

# ...
COPY ["./env-config/${SERVER_TYPE}", "${APP_DIR}/config/"]

在構(gòu)建時(shí)，通過 --build-arg標(biāo)志傳入具體的值：

# 構(gòu)建一個(gè)使用 dev 配置的鏡像
docker image build -t spring-demo:dev --build-arg SERVER_TYPE=dev .

# 構(gòu)建一個(gè)使用 prod 配置的鏡像 (不傳則使用默認(rèn)值)
docker image build -t spring-demo:prod --build-arg SERVER_TYPE=prod .

ARG與 ENV的區(qū)別：ARG是構(gòu)建時(shí)變量，僅在 Dockerfile構(gòu)建過程中有效，容器運(yùn)行時(shí)不可見。ENV是環(huán)境時(shí)變量，在容器的整個(gè)生命周期中都存在。

（三）VOLUME：定義數(shù)據(jù)卷

日志、用戶上傳的文件等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)不應(yīng)存儲(chǔ)在容器的可寫層，否則會(huì)隨著容器的刪除而丟失。VOLUME指令用于在鏡像中創(chuàng)建一個(gè)掛載點(diǎn)，用于持久化數(shù)據(jù)。

# 將 /app/log 目錄聲明為數(shù)據(jù)卷
VOLUME ${APP_DIR}/log

這會(huì)在容器啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)為 /app/log目錄創(chuàng)建一個(gè)匿名卷。你也可以在 docker run時(shí)通過 -v參數(shù)將其映射到主機(jī)目錄或命名卷，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化管理。

（四）RUN：執(zhí)行構(gòu)建時(shí)命令

RUN指令用于在鏡像構(gòu)建過程中執(zhí)行命令，例如安裝依賴、創(chuàng)建目錄、解壓文件等。RUN的每一次執(zhí)行都會(huì)在當(dāng)前鏡像層之上創(chuàng)建一個(gè)新的層。

雖然 Spring Boot 會(huì)在寫入日志時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建目錄，但我們也可以通過 RUN命令顯式創(chuàng)建，以確保目錄存在。

# 使用 -p 選項(xiàng)可以確保父目錄存在且不會(huì)因目錄已存在而報(bào)錯(cuò)
RUN mkdir -p ${APP_DIR}/log

（五）LABEL：添加元數(shù)據(jù)

LABEL指令用于為鏡像添加元數(shù)據(jù)，如作者、描述、版本等。這有助于更好地組織和管理鏡像。

LABEL description="A demo Spring Boot application." \
      maintainer="your-email@example.com" \
      version="1.0.0"

這些信息可以通過 docker image inspect命令查看。

（六）HEALTHCHECK：容器健康檢查

有時(shí)容器雖然在運(yùn)行 (running狀態(tài))，但內(nèi)部的應(yīng)用可能已經(jīng)僵死或無法正常響應(yīng)。HEALTHCHECK指令允許 Docker 定期檢查容器的健康狀態(tài)。

HEALTHCHECK --start-period=60s --interval=180s --timeout=10s --retries=3 \
  CMD curl -fs http://localhost:8080/configs || exit 1

• --start-period=60s: 容器啟動(dòng)后，等待 60 秒再開始第一次健康檢查，給應(yīng)用足夠的時(shí)間啟動(dòng)。
• --interval=180s: 每隔 180 秒檢查一次。
• --timeout=10s: 檢查命令的超時(shí)時(shí)間為 10 秒。
• --retries=3: 如果檢查失敗，重試 3 次。
• CMD: 實(shí)際執(zhí)行的檢查命令。這里我們通過 curl訪問一個(gè)健康檢查接口。|| exit 1表示如果 curl命令失敗（返回非 0 退出碼），則整個(gè) HEALTHCHECK命令返回 1，標(biāo)記容器為 unhealthy。

執(zhí)行 docker ps時(shí)，健康狀態(tài)會(huì)顯示在 STATUS列中（例如 Up 5 minutes (healthy)）。這對于 Docker Swarm 或 Kubernetes 等容器編排工具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障恢復(fù)至關(guān)重要。

五、總結(jié)與最終版 Dockerfile

本文通過一個(gè) Spring Boot 項(xiàng)目，系統(tǒng)性地介紹了如何從零開始編寫一個(gè) Dockerfile，并利用 ENV, ARG, VOLUME, HEALTHCHECK等指令逐步優(yōu)化，使其更具靈活性和生產(chǎn)適用性。

通過 Dockerfile，我們將應(yīng)用的環(huán)境、依賴和配置代碼化，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)建過程的標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化，這是現(xiàn)代軟件工程與 DevOps 實(shí)踐中不可或缺的一環(huán)。

最終版 Dockerfile:

# 1. 基礎(chǔ)鏡像：使用官方 OpenJDK 17 鏡像
FROM openjdk:17-oracle

# 2. 元數(shù)據(jù)：為鏡像添加描述和維護(hù)者信息
LABEL description="A demo Spring Boot application." \
      maintainer="your-email@example.com"

# 3. 構(gòu)建參數(shù)與環(huán)境變量：用于靈活配置和路徑管理
ARG SERVER_TYPE=prod
ENV APP_DIR=/app

# 4. 創(chuàng)建應(yīng)用目錄和日志目錄
RUN mkdir -p ${APP_DIR}/log

# 5. 設(shè)置工作目錄
WORKDIR ${APP_DIR}

# 6. 復(fù)制應(yīng)用和配置文件到鏡像中
COPY target/backend-app.jar .
COPY env-config/${SERVER_TYPE}/ ./config/

# 7. 聲明數(shù)據(jù)卷，用于持久化日志
VOLUME ${APP_DIR}/log

# 8. 聲明端口
EXPOSE8080

# 9. 健康檢查
HEALTHCHECK --start-period=60s --interval=180s --timeout=10s --retries=3 \
  CMD curl -fs http://localhost:8080/configs || exit 1

# 10. 容器啟動(dòng)命令
CMD ["java", "-Dspring.config.location=config/", "-jar", "backend-app.jar", "--spring.config.name=applicatio