简单例子演示如何进行类的热加载(Hot Deployment)

简单例子演示如何进行类的热加载(Hot Deployment)

应用服务器一般都支持热部署(Hot Deployment)，更新代码时把新编译的确类替换旧的就行，后面的程序就执行新类中的代码。这也是由各种应用服务器的独有的类加载器层次实现的。那 如何在我们的程序中也实现这种热加载功能呢？即要在虚拟机不关闭的情况下(比如一个)，换个类，JVM 就知道加载这个新类，执行新类中的逻辑呢？下面就简单演示这样一个热加载的例子，首先大致了解一下类加载器。

标准 Java 启动器的类加载器层次

1. 引导类加载器(bootstrap):   加载内核 API，如 rt.jar(java.lang、java.io 等)
2. 扩展类加载器(extension):   加载的默认扩展来自于 jre/lib/ext
3. 系统类加载器(system):       类路径上的类，如 com.unmi.*

说明：这只是标准 Java 启动器运行程序时的类加载器层次，像应用服务器中的类加载器通常会多一两层，也是在这个基础上的延伸。上面的类加载层次存在自上而下的委托关系，委托加载 不在这里细讲。

类加载器的规则有三

1. 一致性规则：类加载器不能多次加载同一个类
2. 委托规则    ：在加载一个类之前，类加载器总参考父类加载器
3. 可见性规则：类只能看到由其类加载器的委托加载的其他类，委托是类的加载器及其所有父类加载器的递归集。(这个规则可能不太好理解，要举个例子就很容易理 解的，这里也不细说)

实际的例子演示热加载

1. 建立工程，编写代码

前面铺垫的应该够厚了，开始用个例子来说明感受类的热加载(又名热部署 Hot Deployment)。这个例子采用 Eclipse 来做，首先要建立两个普通的 Java 工程，分别是 TestHotDeployInf 和 TestHotDeployImpl。让 TestHotDeployImpl 依赖于 TestHotDeployInf 工程，即在 TestHotDeployImpl 的 Build Path 中，Projects 标签页里把 TestHotDeployInf 工程选进来，因为编译 TestHotDeployImpl 中的类要用到 TestHotDeployInf 中的类。

然后在工程式 TestHotDeployInf 中新建一个接口(Cat.java) 和一个类(Client.java)，内容分别是：

Cat.java(Cat 接口类，也可以用抽象类，用来引用需热加载的实现类的实例)

package


 com.unmi;

/**
 * Cat 
接口，要热加载的类一定要有一个接口或基类引用
 *
 @author Unmi
 */
public



 
interface



 Cat {
    
public


 
void



 miaow();
}

package com.unmi; /** * Cat 接口，要热加载的类一定要有一个接口或基类引用 * @author Unmi */ public interface Cat { public void miaow(); }

Client.java(测试热加载的客户端类)

package


 com.unmi;

import



 java.io.BufferedReader;
import



 java.io.InputStreamReader;
import



 java.net.URL;
import



 java.net.URLClassLoader;

/**
 *
 测试热部署 Hot Deployment 的客户端类
 * @author 
Unmi
 
*/
public



 
class



 Client {

    
private


 
static



 ClassLoader cl;
    
private


 
static



 Class catClass;

    
/**
      * @param
 args
     
 */
    
public


 
static



 
void



 main(String[] args) 
throws


 Exception{
         BufferedReader br = 
new



 BufferedReader(
new


 
InputStreamReader(System.in));
         Cat cat = createCat();
         System.out.println(
"miaow, reload, or exit"

);
        
while


(
true


){
             String cmd = br.readLine();
            
if


(cmd.equalsIgnoreCase(
"exit"

)){
                
return


;
             } 
else


 
if


(cmd.equalsIgnoreCase(
"reload"

)){
                 reloadImpl();
                 cat = createCat();
                 System.out.println(
"CatImpl reloaded."

);
             } 
else


 
if


(cmd.equalsIgnoreCase(
"miaow"

)){
                 cat.miaow();
             }
         }
     }

    
/**
     
 * 使用加载的类 Cat 类创建 Cat 实例
      * 
@return Cat 实例
     
 * @throws Exception
      */
    
public


 
static



 
synchronized



 Cat createCat() 
throws


 Exception{
        
if


(catClass==
null


){
             reloadImpl();
         }
         Cat newCat = 
(Cat)catClass.newInstance();
        
return


 newCat;
     }

    
/**
      * 
用自定义的类加载器重新加载 ../TestHotDeployImpl/bin 目录中的 CatImpl 实现类
     
 * 注意这里的 ../TestHotDeployImpl/bin，方便直接读取 TestHotDeployImpl 下随时
      * 
修改后编译成的新的 com.unmi.CatImpl 类，避免了 class 文件编译后拷贝到别处
     
 * @throws Exception
      */
    
public


 
static



 
synchronized



 
void



 reloadImpl() 
throws



 Exception{
         URL[] externalURLs = 
new


 URL[]{
new



 URL(
"file:../TestHotDeployImpl/bin/"

)};
         cl = 
new


 
URLClassLoader(externalURLs);
         catClass = cl.loadClass(
"com.unmi.CatImpl"

);
     }
}
还要在 TestHotDeployImpl 中添加一个 Cat 的实现类 CatImplpackage


 com.unmi;

/**
 * Cat 
的实现类，观察是否加载了最新代码，可通过改变 miaow() 方法的输出
 *
 @author Unmi
 */
public



 
class



 CatImpl 
implements



 Cat {

    
@Override
    
public


 
void



 miaow() {
         System.out.println(
"I'm Hello Kity, I like play with 
you."

);
        
//System.out.println("I'm
 Tom, Jerry always kids me.");
     }
}
package com.unmi;
/**
* Cat 的实现类，观察是否加载了最新代码，可通过改变 miaow() 方法的输出
* @author Unmi
*/
public class CatImpl implements Cat {
@Override
public void miaow() {
System.out.println("I'm Hello Kity, I like play with you.");
//System.out.println("I'm Tom, Jerry always kids me.");
}
} 2. 进行测试


运行 TestHotDeployInf 中的 Client 程序，按照下图中的指令说明，可观察到热加载的过程：
3. 几个问题


1) 为什么要在单独的工程里放置 CatImpl 类(重要)
      
         主要是为了编译成的 CatImpl 类对于 TestHotDeployInf 的系统加载类不可见，就是不能放在 
TestHotDeployInf 的程序的 classpath 中。
         这个问题可以说大，本应该提高一个层次来说明它。前面提过标准 Java 启动器加载器层次中有三个加载器，而在上面的 
Client.java 中，我们看到用了一个自定义的 cl = new URLClassLoader(externalURLs) 类加载器来加载
 com.unmi.CatImpl。也就是标准的类加载器又多了一层，这里估且把它叫做应用程序加载器(AppClassloader)。
         根据委托规则，执行 Client 时，要加载 com.unmi.CatImpl 时会首先委托加载 Client 
类本身的系统加载器加载。如果编译出的 CatImpl.class 放在 Cat.class 相同的位置，那么就由系统加载器来加载 
com.unmi.CatImpl，自定义加载器 cl 是没机会了。所以必须放在外面让系统加载器看不到 com.unmi.CatImpl 类。
         再依据一致性规则，如果系统加载器能加载了 com.unmi.CatImpl 类，以后你怎么修改 CatImpl 
类，替换掉原来的类，内存中总是最先加载的那个 com.unmi.CatImpl 类版本。因为类只会加载一次。而用自定义的 cl 
可不一样了，每次执行 cl.loadClass("com.unmi.CatImpl") 时都是用的一个新的 ClassLoader 
实例，所以不受一致性规则的约束，每次都会加载最新版本的 CatImpl 类。
2) 关于类的卸载的问题
         上一条讲了加载 com.unmi.CatImpl 时，每次都 new 了一个新了 ClassLoader 
实例，每次都加载最新的 CatImpl 类，那就引出了不再使用的 ClassLoader 实例和早先旧版本的 CatImpl 
类实例的回收问题。在多数 JVM 中，它们如同普通的 Java 对象一样的处理，当它们无从触及时被当作垃圾被收集掉。也可能在某些 JVM 
中这种情况对 ClassLoader 和旧版本 Class 实例的回收要特殊关照一下。
        这里的 Class 实例，就是对象调用 getClass() 得到的实例，如 
CatImpl.getClass()。类实例和类加载器是相关联的，所有会出现这样的问题，相同类的静态变量可能表现为不同的值，因为它们可能是由不同
的类加载器加载的。