[Java SE] 彻底搞懂Java程序的三大参数配置途径：系统变量与JVM参数(VM Option)/环境变量/启动程序参数args

0 序言

一次没搞懂，处处受影响。这个问题属于基础问题，但又经常踩坑，不得不重视一下了。

1 Java程序动态参数的配置途径：系统变量与JVM参数(VM Option) vs 环境变量 vs 启动程序参数args

IDEA中的配置位置

参数	使用方式	示例	代码获取方式
系统属性	由操作系统、JVM、应用程序主动设置	System.setProperties(Properties propes) / System.setProperties(String key,String value) / System.getProperties().load(String filename) / ...	String value = System.getProperty(propertyName);
VM Options(JVM参数)	优先级高于系统变量。必须以-D 、 -X 、 -XX 开头，每个参数用空格隔开	-Dvm.key=VmKey -Dvm.key2=VmKey2	String key = System.getProperty(vm.key);
Program Arguments(程序启动参数)	每个参数用空格隔开	p.key=Program_Key p.name=ProgramName p.age=18	main(String[] args)
Environment Variable(环境变量)	在我的电脑-属性-高级环境设置-环境变量内配置系统属性。其优先级低于 VM options ，即如果VM options 有一个变量和 Environment variable中的变量的key相同，则以VM options 中为准， 以分号分割多个	env.key=env_james;server.servlet.context-path=/test;server.port=8080	String envKey = System.getenv(“env.key”);

2 工具类：SystemVariableTool

import cn.xx.bd.xx.common.debug.Print;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.boot.ApplicationArguments;
import org.springframework.boot.DefaultApplicationArguments;
import org.springframework.util.ObjectUtils;

import java.util.*;

/**
 * @author johnny-zen
 * @version v1.0
 * @create-time 2023/6/9 9:57
 * @description 系统属性读取工具
 *  [VM options]
 *      VM options其实就是我们在程序中需要的运行时环境变量，它需要以-D或-X或-XX开头，每个参数使用空格分隔
 *      使用最多的就是-Dkey=value设定系统属性值，比如-Dspring.profiles.active=dev3
 *  [Program arguments]
 *      Program arguments为我们传入main方法的字符串数组args[]，它通常以--开头，如--spring.profiles.active=dev3
 *      等价于-Dspring.profiles.active=dev3如果同时存在，以Program arguments配置优先
 * @refrence-doc
 * @gpt-promt
 */
public class SystemVariableTool {
    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SystemVariableTool.class);

    public static final String SYSTEM_PROPERTY_PARAM = "SYSTEM_PROPERTY";

    public static final String ENVIRONMENT_VARIABLE_PARAM = "ENVIRONMENT_VARIABLE";

    /** args **/
    public static final String ARGS_PARAM = "ARGS_PARAM";
    // 可选参数
    public static final String OPTION_ARG_PARAM = "OPTION_ARG_VARIABLE";
    // 非可选参数
    public static final String NON_OPTION_ARG_PARAM = "NON_OPTION_ARG_PARAM";

    private ApplicationArguments applicationArguments;

    public SystemVariableTool(ApplicationArguments applicationArguments){
        this.applicationArguments = applicationArguments;
    }

    /**
     * 读取系统属性
     * @param propertyName
     * @config-method 配置方法
     *  1 ) IDEA - (Select one Program) - Edit Configurations - VM Options - ( "-Dserver.port=8088" / "-Xmx239m" )
     * @sample
     * server.port
     * -----------------------------
     * java.version Java 运行时环境版本
     * java.vendor Java 运行时环境供应商
     * java.vendor.url Java 供应商的 URL
     * java.home Java 安装目录
     * java.vm.specification.version Java 虚拟机规范版本
     * java.vm.specification.vendor Java 虚拟机规范供应商
     * java.vm.specification.name Java 虚拟机规范名称
     * java.vm.version Java 虚拟机实现版本
     * java.vm.vendor Java 虚拟机实现供应商
     * java.vm.name Java 虚拟机实现名称
     * java.specification.version Java 运行时环境规范版本
     * java.specification.vendor Java 运行时环境规范供应商
     * java.specification.name Java 运行时环境规范名称
     * java.class.version Java 类格式版本号
     * java.class.path Java 类路径
     * java.library.path 加载库时搜索的路径列表
     * java.io.tmpdir 默认的临时文件路径
     * java.compiler 要使用的 JIT 编译器的名称
     * java.ext.dirs 一个或多个扩展目录的路径
     * os.name 操作系统的名称
     * os.arch 操作系统的架构 例如: "amd64"
     * os.version 操作系统的版本 例如: "10.0"
     * file.separator 文件分隔符(在 UNIX 系统中是"/")
     * path.separator 路径分隔符(在 UNIX 系统中是":")
     * line.separator 行分隔符(在 UNIX 系统中是"/n")
     * user.country 用户所在国家
     * user.name 用户的账户名称
     * user.home 用户的主目录 例如: "C:\Users\Johnny"
     * user.dir 用户的当前工作目录 例如: "E:\source_code\BigData\bdp_common_data_service"
     * user.language 用户当前的语言 例如: "zh"
     * user.timezone 用户所在时区 例如: "Asia/Shanghai"
     * @return
     */
    public static String getSystemProperty(String propertyName){
        Map enviromentProperties = System.getProperties();
        return (String) enviromentProperties.get(propertyName);
    }

    /**
     * 读取环境变量
     * @config-method 配置方式 :
     *  优先级 : 方式1 < 方式2
     *  1) My Computer - 属性 - 高级系统设置 - 环境变量 - ...
     *  2) IDEA - (Select one Program) - Edit Configurations - Environment Variables - ( ENV_VAR="env-var-demo" server.port=8090 ...)
     *
     * @sample
     * USERPROFILE        ：用户目录
     * USERDNSDOMAIN      ：用户域
     * PATHEXT            ：可执行后缀
     * JAVA_HOME          ：Java安装目录
     * TEMP               ：用户临时文件目录
     * SystemDrive        ：系统盘符
     * ProgramFiles       ：默认程序目录
     * USERDOMAIN         ：帐户的域的名称
     * ALLUSERSPROFILE    ：用户公共目录
     * SESSIONNAME        ：Session名称
     * TMP                ：临时目录
     * Path               ：path环境变量
     * CLASSPATH          ：classpath环境变量
     * PROCESSOR_ARCHITECTURE ：处理器体系结构
     * OS                     ：操作系统类型
     * PROCESSOR_LEVEL    ：处理级别
     * COMPUTERNAME       ：计算机名
     * Windir             ：系统安装目录
     * SystemRoot         ：系统启动目录
     * USERNAME           ：用户名
     * ComSpec            ：命令行解释器可执行程序的准确路径
     * APPDATA            ：应用程序数据目录
     * @return
     */
    public static String getEnvironmentVariable(String variableName){
        Map enviromentProperties = System.getenv();
        return (String) enviromentProperties.get(variableName);
    }

    public Map<String, Object> getVariables(String variableName){
        Map<String, Object> resultMap = new HashMap<>();
        String systemProperty = getSystemProperty(variableName);
        resultMap.put(SYSTEM_PROPERTY_PARAM, systemProperty);

        String environmentVariable = getEnvironmentVariable(variableName);
        resultMap.put(ENVIRONMENT_VARIABLE_PARAM, environmentVariable);

        //解析 args
        String argsValue = null;
        String[] args = applicationArguments.getSourceArgs();
        if(!ObjectUtils.isEmpty(args)){
            for(int i = 0; i < args.length; i++){
                if(args[i].toLowerCase().contains(variableName.toLowerCase())){
                    argsValue = args[i];
                }
            }
        }
        resultMap.put(ARGS_PARAM, argsValue);
        /**
         * 解析选项参数
         * @description
         *  1. 不同框架 对 args 的解析策略均不同。例如 Flink 的 ParameterTool 与 SpringBoot 的 DefaultApplicationArguments，解析规则和解析结果有很大差异
         *  1. 基于 SpringBoot 的 ApplicationArguments 接口, DefaultApplicationArguments 。 如果是以”--“为前缀，则判定为选项参数;反之，被判定为 非选项参数
         * @sample
         * [1] 选项参数的有效示例
         *  --foo
         *  --foo=
         *  --foo=""
         *  --foo=bar
         *  --foo="bar then baz"
         *  --foo=bar,baz,biz
         * [2] 选项参数的无效示例
         *  -foo
         *  --foo bar
         *  --foo = bar
         *  --foo=bar --foo=baz --foo=biz
         */
        List<String> optionArgs = applicationArguments.getOptionValues(variableName);// args = { "--foo="bar then baz" } , variableName = "foo" => optionArgs = {"bar then baz"}
        resultMap.put(OPTION_ARG_PARAM, optionArgs);

        List<String> allNonOptionArgs = applicationArguments.getNonOptionArgs();// { "server.port=8089" , "server.port=8090", "boo=bar,then,baz" , "foo=bar then baz" }
        List<String> nonOptionArgs = new ArrayList<>();
        for(int i=0;i<allNonOptionArgs.size();i++){
            if(allNonOptionArgs.get(i).toLowerCase().contains(variableName.toLowerCase())){
                nonOptionArgs.add( allNonOptionArgs.get(i) );
            }
        }
        resultMap.put(NON_OPTION_ARG_PARAM, nonOptionArgs);
        return resultMap;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
        SystemVariableTool systemPropertiesUtil = new SystemVariableTool(applicationArguments);
        Map<String, Object> map = systemPropertiesUtil.getVariables("server.port");
        Print.print(map);
    }
}

3 JVM启动参数的应用场景

3.1 基于JVM启动参数设置日志等级

• 样例源代码

    public static void main(String[] args) {
        log.debug("hello");
    }

• 假定： log4j2 或 logback 的 root 日志等级为 INFO ，则：

• 默认情况下，是无法在Console或File等Appender中打印出上述日志的。

Log4j2

• log4j2

#property.hostIp=${env:HOST_IP:127.0.0.1}

## 日志的等级(自定义配置项)
# -Dlog4j2.formatMsgNoLookups=true -DlogLevel=DEBUG
##property.log.level=ALL,TRACE,DEBUG,INFO,WARN,ERROR,FATAL,OFF
property.log.level=${sys:logLevel:-DEBUG}
property.log.threshold=${log.level}

property.log.layout.consolePattern=[%d{yyyy/MM/dd HH:mm:ss.SSS}] [%p] [%t] [%c] %m%n
property.log.consoleAppender=CONSOLE_APPENDER
# property.log.systemFileAppender=MySystemFileAppender


rootLogger.level=${log.level}
rootLogger.appenderRef.stdout.ref=${log.consoleAppender}
# rootLogger.appenderRef.rolling.ref=${log.systemFileAppender}

# ------------------- [1] 指定个别Class的Logger ------------------- #
logger.myApp.name=com.myapp
logger.myApp.level=${sys:logLevel:-INFO}
logger.myApp.additivity=false
#logger.myApp.appenderRef.systemRollingFile.ref=MySystemFileAppender
logger.myApp.appenderRef.console.ref=CONSOLE_APPENDER

# ------------------- [2] CONSOLE Appender ------------------- #
# console
# 指定输出源的类型与名称
appender.console.type=Console
appender.console.name=CONSOLE_APPENDER
appender.console.layout.type=PatternLayout
appender.console.layout.pattern=${log.layout.consolePattern}

• jvm 启动参数：动态设置目标class的日志等级

-Dlog4j2.formatMsgNoLookups=true -DlogLevel=DEBUG

Loback

• logback.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
    <!-- 日志存放路径 -->
	<property name="log.path" value="/home/my-app/logs" />
    <!-- 日志输出格式 -->
	<property name="log.pattern" value="%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{20} - [%method,%line] - %msg%n" />

	<!-- 控制台输出 -->
	<appender name="console" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
		<encoder>
			<pattern>${log.pattern}</pattern>
		</encoder>
	</appender>
	
	<!-- 系统日志输出 -->
	<appender name="file_info" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
	    <file>${log.path}/sys-info.log</file>
        <!-- 循环政策：基于时间创建日志文件 -->
		<rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <!-- 日志文件名格式 -->
			<fileNamePattern>${log.path}/sys-info.%d{yyyy-MM-dd}.log</fileNamePattern>
			<!-- 日志最大的历史 60天 -->
			<maxHistory>60</maxHistory>
		</rollingPolicy>
		<encoder>
			<pattern>${log.pattern}</pattern>
		</encoder>
		<filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <!-- 过滤的级别 -->
            <level>INFO</level>
            <!-- 匹配时的操作：接收（记录） -->
            <onMatch>ACCEPT</onMatch>
            <!-- 不匹配时的操作：拒绝（不记录） -->
            <onMismatch>DENY</onMismatch>
        </filter>
	</appender>
	
	<appender name="file_error" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
	    <file>${log.path}/sys-error.log</file>
        <!-- 循环政策：基于时间创建日志文件 -->
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <!-- 日志文件名格式 -->
            <fileNamePattern>${log.path}/sys-error.%d{yyyy-MM-dd}.log</fileNamePattern>
			<!-- 日志最大的历史 60天 -->
			<maxHistory>60</maxHistory>
        </rollingPolicy>
        <encoder>
            <pattern>${log.pattern}</pattern>
        </encoder>
        <filter class="ch.qos.logback.classic.filter.LevelFilter">
            <!-- 过滤的级别 -->
            <level>ERROR</level>
			<!-- 匹配时的操作：接收（记录） -->
            <onMatch>ACCEPT</onMatch>
			<!-- 不匹配时的操作：拒绝（不记录） -->
            <onMismatch>DENY</onMismatch>
        </filter>
    </appender>
	
	<!-- 用户访问日志输出  -->
    <appender name="sys-user" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
		<file>${log.path}/sys-user.log</file>
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <!-- 按天回滚 daily -->
            <fileNamePattern>${log.path}/sys-user.%d{yyyy-MM-dd}.log</fileNamePattern>
            <!-- 日志最大的历史 60天 -->
            <maxHistory>60</maxHistory>
        </rollingPolicy>
        <encoder>
            <pattern>${log.pattern}</pattern>
        </encoder>
    </appender>
	
	<!-- 系统模块日志级别控制  -->
    <!-- logback.myapp.level : VM Option Variables | 形如 : -Dlogback.myapp.level=DEBUG -->
    <logger name="cn.com.myapp" level="${logback.myapp.level:-info}" />
    <!-- Spring日志级别控制  -->
    <logger name="org.springframework" level="warn" />

	<root level="info">
		<appender-ref ref="console" />
	</root>
	
	<!--系统操作日志-->
    <root level="info">
        <appender-ref ref="file_info" />
        <appender-ref ref="file_error" />
    </root>
	
	<!--系统用户操作日志-->
    <logger name="sys-user" level="info">
        <appender-ref ref="sys-user"/>
    </logger>
</configuration> 

• jvm启动参数

-Dlogback.root.level=DEBUG -Dlogback.myapp.level=DEBUG

• 参考文献

• logback设置开发环境日志级别 - jianshu

X 参考文献

• Java中System.getProperty()的作用及使用 - CSDN
• Idea中的VM Options、Program Arguments、Environment Variable全解析 - CSDN
• java 获取系统变量(环境变量和设置变量) - CSDN
• idea为java程序添加启动参数（program arguments，vm arguments，Environment variable），并在程序中获取使用 - CSDN
• 【Flink】关于ParameterTool - CSDN
• 如何使用 Flink ParameterTool 读取配置 - CSDN