探秘 Java 热部署

# 前言

在之前的深入浅出 JVM ClassLoader 一文中，我们说可以通过修改默认的类加载器实现热部署，但在 Java 开发领域，热部署一直是一个难以解决的问题，目前的 Java 虚拟机只能实现方法体的修改热部署，对于整个类的结构修改，仍然需要重启虚拟机，对类重新加载才能完成更新操作。对于某些大型的应用来说，每次的重启都需要花费大量的时间成本，所以，如果能像我们之前说的那样，在不重启虚拟机的情况下更新一个类，在某些业务场景下变得十分重要。比如很多脚本语言就支持热替换，例如 PHP，只要替换了PHP 源文件，这种改动就会立即生效，且无需重启服务器。

今天我们就来一个简单的热部署，注意：不要小看他，这也是 JSP 支持修改的实现方式。

# 1. 怎么实现？

在上篇文章中，我们贴了一幅图：

我们知道，一个类加载器只能加载一个同名类，在Java默认的类加载器层面作了判断，如果已经有了该类，则不再重复加载，如果强行绕过判断并使用自定义类加载器重复加载（比如调用 defineClass 方法），JVM 将会抛出 LinkageError：attempted duplicate class definition for name。

但请注意，我们说同一个类加载器不可以加载两个同名的类，但不同的类加载器是可以加载同名的类的，加载完成之后，这两个类虽然同名，但不是同一个 Class 对象，无法进行转换。

那么我们是否可以利用这个特性，实现热部署呢？如同上图的步骤：使用自定义的类加载器，加载一个类，当需要进行替换类的时候，我们就丢弃之前的类加载器和类，使用新的类加载器去加载新的 Class 文件，然后运行新对象的方法。

让我们按照这个思路写段代码试试吧！



 class AccountMain {

  public static void main(String[] args)

      throws ClassNotFoundException, InterruptedException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {

    while (true) {

      ClassLoader loader = new ClassLoader() {

        @Override

        public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {

          try {

            String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";

            InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);

            if (is == null) {

              return super.loadClass(name);

            }

            byte[] b = new byte[is.available()];

            is.read(b);

            return defineClass(name, b, 0, b.length);

          } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

            throw new ClassNotFoundException(name);

          }

        }

      };

      Class clazz = loader.loadClass("cn.think.in.java.clazz.loader.asm.Account");

      Object account = clazz.newInstance();

      account.getClass().getMethod("operation", new Class[]{}).invoke(account);

      Thread.sleep(20000);

    }

  }

}

上面这个类是一个 mian 方法类，该方法是一个间隔 20 秒的死循环，步骤如下：

创建一个自定义的 ClassLoader 对象，加载类的步骤不遵守双亲委派模型，而是直接加载。
使用刚刚创建的类加载器加载指定的类。
得到刚刚的Class 对象，使用反射创建对象，并调用对象的 operation 方法。

为什么间隔20秒呢？因为我们要在启动之后，修改类，并重新编译。因此需要20秒时间。

再看看 Account 类：

public class Account {

  public void operation() {

    System.out.println("operation...");

    try {

      Thread.sleep(10);

    } catch (Exception e) {

      e.printStackTrace();

    }

  }

}

该类很简单，只有一个方法，就是打印 operation...字符串。

我们还需要一个类，干什么用呢？我们刚刚说，需要修改 Account 类，然后重新编译，为了方便，我们创建一个类，专门用于执行修改后的 Account 类，因为执行后肯定重新编译了，省的我们去命令行使用 javac 了。

代码如下：

class ReCompileAccount {

  public static void main(String[] args) {

    new Account().operation();

  }

}

如何测试呢？

启动AccountMain main 方法。会立刻打印出 operation... 字符串，并开始等待20秒。
修改 Account 类的字符串为 operation.....new，
启动 ReCompileAccount 类，目的是重新编译 Accoutn类。
等待 AccountMain 类的打印。

不出意外的话，最后结果如下：

看到了吧，我们已经成功的把Accout 类修改了，并且是在不重启 JVM 的情况下，实现了热部署。就像我们刚刚说的，JSP 支持修改也是这么实现的，每一个 JSP 页面都对应着一个类加载器，当JSP 页面被修改了，就重新创建类加载器，然后使用新的类加载器加载 JSP （JSP 其实就是 Java 类）。

# 总结

基于 ClassLoader 的原理，我们实现了 Java 层面的热部署，但大家如果自己实现一遍的话，还是觉得很麻烦，诚然，JSP 使用这种方式没什么问题，因为他是自动编译的。但如果我们自己的应用的话，难道每次修改一个类，都要重新编译一遍，然后在给定的时间里去替换？我们能不能把这些手工活都交给 JVM 呢？实际上，Tocmat 也已经通过这种方式实现过了。限于篇幅，我们将在下一篇文章中讲述。

good luck！！！！！