Java基于自定义类加载器实现热部署过程解析

热部署：

热部署就是在不重启应用的情况下，当类的定义即字节码文件修改后，能够替换该Class创建的对象。一般情况下，类的加载都是由系统自带的类加载器完成，且对于同一个全限定名的java类，只能被加载一次，而且无法被卸载。可以使用自定义的 ClassLoader 替换系统的加载器，创建一个新的 ClassLoader，再用它加载 Class，得到的 Class 对象就是新的（因为不是同一个类加载器），再用该 Class 对象创建一个实例，从而实现动态更新。如：修改 JSP 文件即生效，就是利用自定义的 ClassLoader 实现的。

还需要创建一个守护线程，不断地检查class文件是否被修改过，通过判断文件的上次修改时间实现。

演示：

原来的程序：

修改后重新编译：

代码：

package Dynamic;
 
import java.io.*;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
 
public class ClassLoadStudy {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    HotDeploy hot = new HotDeploy("Dynamic.Task");
    hot.monitor();
    while (true) {
      TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
      hot.getTask().run();
    }
  }
}
 
// 热部署
 
class HotDeploy {
  private static volatile Runnable instance;
  private final String FILE_NAME;
  private final String CLASS_NAME;
 
  public HotDeploy(String name) {
    CLASS_NAME = name; // 类的完全限定名
    name = name.replaceAll("\\.", "/") + ".class";
    FILE_NAME = (getClass().getResource("/") + name).substring(6); // 判断class文件修改时间使用，substring(6)去掉开头的file:/
  }
 
  // 获取一个任务
  public Runnable getTask() {
    if (instance == null) { // 双重检查锁，单例，线程安全
      synchronized (HotDeploy.class) {
        if (instance == null) {
          try {
            instance = createTask();
          } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }
    }
    return instance;
  }
 
  // 创建一个任务，重新加载 class 文件
  private Runnable createTask() {
    try {
      Class clazz = MyClassLoader.getLoader().loadClass(CLASS_NAME);
      if (clazz != null)
        return (Runnable)clazz.newInstance();
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
    return null;
  }
 
 
  // 监视器，监视class文件是否被修改过，如果是的话，则重新加载
  public void monitor() throws IOException {
    Thread t = new Thread(()->{
      try {
        long lastModified = Files.getLastModifiedTime(Path.of(FILE_NAME)).toMillis();
        while(true) {
          Thread.sleep(500);
          long now = Files.getLastModifiedTime(Path.of(FILE_NAME)).toMillis();
          if(now != lastModified) { // 如果class文件被修改过了
            lastModified = now;
            instance = createTask(); // 重新加载
          }
        }
      } catch (InterruptedException | IOException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    });
    t.setDaemon(true); // 守护线程
    t.start();
  }
}
 
// 自定义的类加载器
class MyClassLoader extends ClassLoader {
  @Override
  public Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    try {
      String fileName = "/" + name.replaceAll("\\.", "/") + ".class";
      InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
      byte[] b = is.readAllBytes();
      return defineClass(name, b, 0, b.length);
    } catch (IOException e) {
      throw new ClassNotFoundException(name);
    }
  }
  public static MyClassLoader getLoader() {
    return new MyClassLoader();
  }
}

遇到的坑：

刚开始自定义类加载器时，重写的是 loadClass(String name) 方法，但不断地报错，后来明白了，因为 Task 类实现了 Java.lang.Runnable 接口，且重写 loadClass 方法破坏了双亲委派机制，导致了自定义的类加载器去加载 java.lang.Runnable，但被Java安全机制禁止了所以会报错。defineClass调用preDefineClass，preDefineClass 会检查包名，如果以java开头，就会抛出异常，因为让用户自定义的类加载器来加载Java自带的类库会引起混乱。

于是又重写findClass 方法，但还是不行，findClass方法总是得不到执行，因为编译好的类是在 classpath 下的，而自定义的 ClassLoader 的父加载器是 AppClassLoader，由于双亲委派机制，类就会被 Application ClassLoader来加载了。因此自定义的 findClass 方法就不会被执行。解决方法是，向构造器 ClassLoader(ClassLoader parent) 传入null，或传入 getSystemClassLoader().getParent()。

还有就是路径问题：

• path不以 / 开头时，默认是从此类所在的包下取资源；path 以 / 开头时，则是从ClassPath根下获取；
  • URL getClass.getResource(String path)
  • InputStream getClass().getResourceAsStream(String path)
  • getResource("") 返回当前类所在的包的路径
  • getResource("/") 返回当前的 classpath 根据路径
• path 不能以 / 开始，path 是从 classpath 根开始算的， 因为classloader 不是用户自定义的类，所以没有相对路径的配置文件可以获取，所以默认都是从哪个classpath 路径下读取，自然就没有必要以 / 开头了 。
  • URL Class.getClassLoader().getResource(String path)
  • InputStream Class.getClassLoader().getResourceAsStream(String path)

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