Java热部署1
名词解释：所谓热部署，就是在应用正在运行的时候升级软件，却不需要重新启动应用。
对于Java应用程序来说，热部署就是在运行时更新Java类文件。在基于Java的应用服务器实现热部署的过程中，类装入器扮演着重要的角色。大多数基于Java的应用服务器，包括EJB服务器和Servlet容器，都支持热部署。类装入器不能重新装入一个已经装入的类，但只要使用一个新的类装入器实例，就可以将类再次装入一个正在运行的应用程序。
我们知道，现在大多数的web服务器都支持热部署，而对于热部署的实现机制，网上讲的却不够完善，下面我们就tomcat的热部署实现机制，讲解一下它是如何实现的：
Tomcat的容器实现热部署使用了两种机制：
1．??Classloader重写，通过自定义classloader加载相应的jsp编译后的class到JVM中。
2．??通过动态修改内存中的字节码，将修改过的class再次装载到JVM中。
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二．?????????????Classloader实现jsp的重新加载
Tomcat通过org.apache.jasper.servlet.JasperLoader实现了对jsp的加载，下面做个测试：
1．?新建一个web工程，并编写一个jsp页面，在jsp页面中输出该页面的classloader,<%System.out.print(this.getClass().getClassLoader());%>.
2．??启动web服务器，打开jsp页面，我们可以看到后台输出，该jsp的classloader是JasperLoader的一个实例。
3．??修改jsp，保存并刷新jsp页面，再次查看后台输出，此classloader实例已经不是刚才那个了，也就是说tomcat通过一个新的classloader再次装载了该jsp。
4．??其实，对于每个jsp页面tomcat都使用了一个独立的classloader来装载，每次修改完jsp后，tomcat都将使用一个新的classloader来装载它。
?
关于如何使用自定义classloader来装载一个class这里就不说了，相信网上都能找到，JSP属于一次性消费，每次调用容器将创建一个新的实例，属于用完就扔的那种，但是对于这种实现方式却很难用于其它情况下，如现在我们工程中很多都使用了单例，尤其是spring工程，在这种情况下使用新的classloader来加载修改后的类是不现实的，单例类将在内存中产生多个实例，而且这种方式无法改变当前内存中已有实例的行为，当然，tomcat也没通过该方式实现class文件的重新加载。
?
三．?????????????通过代理修改内存中class的字节码
Tomcat中的class文件是通过org.apache.catalina.loader. WebappClassLoader装载的,同样我们可以做个测试，测试过程与jsp测试类似，测试步骤就不说了，只说一下结果：
?????????在热部署的情况下，对于被该classloader?加载的class文件，它的classloader始终是同一个WebappClassLoader，除非容器重启了，相信做完这个实验你就不会再认为tomcat是使用一个新的classloader来加载修改过的class了，而且对于有状态的实例，之前该实例拥有的属性和状态都将保存，并在下次执行时拥有了新的class的逻辑，这就是热部署的神秘之处（其实每个实例只是保存了该实例的状态属性，我们通过序列化对象就能看到对象中包含的状态，最终的逻辑还是存在于class文件中）。
下面的class重定义是通过：java.lang.instrument实现的，具体可参考相关文档。
?????????下面我们看一下如何通过代理修改内存中的class字节码：
以下是一个简单的热部署代理实现类（代码比较粗糙，也没什么判断）：
package?agent;
?
import?java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import?java.lang.instrument.Instrumentation;
import?java.util.Set;
import?java.util.Timer;
import?java.util.TreeSet;
?
?
public??class??HotAgent {
????protected??static??Set<String> ?clsnames=new?TreeSet<String>();
???
????public??static??void??premain(String ?agentArgs, Instrumentation ?inst) ?throws?Exception {
???????ClassFileTransformer ?transformer =new?ClassTransform(inst);
???????inst.addTransformer(transformer);
???????System.out.println("是否支持类的重定义："+inst.isRedefineClassesSupported());
???????Timer ?timer=new??Timer();
??????timer.schedule(new?ReloadTask(inst),2000,2000);
????}
}
?
package?agent;
?
import?java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
importjava.lang.instrument.IllegalClassFormatException;
import?java.lang.instrument.Instrumentation;
import?java.security.ProtectionDomain;
?
public??class??ClassTransform. ?implements?ClassFileTransformer {
????private??Instrumentation ?inst;
????protected??ClassTransform(Instrumentation ?inst){
???????this.inst=inst;
????}
????/**
?????*?此方法在redefineClasses时或者初次加载时会被调用，也就是说在class被再次加载时会被调用，
?????*?并且我们通过此方法可以动态修改class字节码，实现类似代理之类的功能，具体方法可使用ASM或者javasist，
?????*?如果对字节码很熟悉的话可以直接修改字节码。
?????*/
????public??byte[] ?transform(ClassLoader ?loader, String ?className,
???????????Class<?> ?classBeingRedefined, ProtectionDomain ?protectionDomain,
???????????byte[] ?classfileBuffer)throws?IllegalClassFormatException {
???????byte[] ?transformed =?null;
???????HotAgent.clsnames.add(className);
????????return??null;
????}
}
?
package?agent;
?
import?java.io.InputStream;
import?java.lang.instrument.ClassDefinition;
import?java.lang.instrument.Instrumentation;
import?java.util.TimerTask;
?
public??class??ReloadTask ?extends??TimerTask {
???
????private??Instrumentation ?inst;
????protected??ReloadTask(Instrumentation ?inst){
???????this.inst=inst;
????}
???
????@Override
????public??void??run() {
???????try{
???????????ClassDefinition[] ?cd=new?ClassDefinition[1];
???????????Class[] ?classes=inst.getAllLoadedClasses();
???????????for(Class ?cls:classes){
??????????if(cls.getClassLoader()==null||!cls.getClassLoader().getClass().getName().equals("sun.misc.Launcher$AppClassLoader"))
??????????????????continue;
??????????????String ?name=cls.getName().replaceAll("\\.","/");
?????????????cd[0]=new?ClassDefinition(cls,loadClassBytes(cls,name+".class"));
??????????????inst.redefineClasses(cd);
???????????}
??????????
???????}catch(Exception ex){
???????????ex.printStackTrace();
???????}
????}
???
????private??byte[] ?loadClassBytes(Class ?cls,String ?clsname)?throws??Exception{
???????System.out.println(clsname+":"+cls);
???????InputStream ?is=cls.getClassLoader().getSystemClassLoader().getResourceAsStream(clsname);
???????if(is==null)return??null;
???????byte[] ?bt=new??byte[is.available()];
???????is.read(bt);
???????is.close();
???????return??bt;
????}
}
?
以上是基本实现代码，需要组件为：
1．??HotAgent（预加载）
2．??ClassTransform（在加载class的时候可以修改class的字节码），本例中没用到
3．??ReloadTask（class定时加载器，以上代码仅供参考）
4．??META-INF/MANIFEST.MF内容为：（参数一：支持class重定义；参数二：预加载类）
Can-Redefine-Classes: true
Premain-Class: agent.HotAgent
5．??将以上组件打包成jar文件（到此，组件已经完成，下面为编写测试类文件）。
6．??新建一个java工程，编写一个java逻辑类，并编写一个Test类，在该测试类中调用逻辑类的方法，下面看下测试类代码：
package?test.redefine;
?
public??class??Bean1 {
????public??void??test1(){
??????System.out.println("============================");
????}
}
?
package?test.redefine;
?
public??class??Test {
????public??static??void??main(String[] args)throws??InterruptedException {
???????Bean1??c1=new??Bean1();
???????while(true){
???????????c1.test1();
???????????Thread.sleep(5000);
???????}
????}
}
?
运行测试类：
java –javaagent:agent.jar test.redefine.Test
在测试类中，我们使用了一个死循环，定时调用逻辑类的方法。我们可以修改Bean1中的方法实现，将在不同时间看到不同的输出结果，关于技术细节也没什么好讲的了，相信大家都能明白。
