java热部署功能

        之前android项目里面用到了微信的Tinker热修复框架，果断不能知其然，而不知其所以然啊，于是就一番源码看下去，发现其中很多都是关于 ClassLoader有关，想起刚13年毕业那会写了一个关于ClassLoader小demo，于是依照热修复的思路，看能不能扩存成一个java的热部署功能。花了小半天的时间，总算是搞定，虽不尽完美，但是还是想写到博客上，算作一个小案例。

       1、什么是ClassLoader

一个java程序，由无数个class文件组成，当程序运行时，则会调用主函数入口，开始运行相关的功能，这些功能代码都会被封装在不同的class文件中，当然不会一股脑的全部加载所有的class文件，根据类链接，依次通过ClassLoader 加载到内存中，而只有加载到内存中，才能被其他class所引用，完成相应的功能。

    ClassLoader的生命周期依次为 ：加载-》验证-》准备-》解析-》初始化-》使用-》卸载。

       2 类加载

  java提供两种类加载器，一为  Java虚拟机自带的加载器，二为  用户自定义的类加载器。

       Java虚拟机自带的加载器

            • 根类加载器（ Bootstrap，使用 c++ 编写，无法在 Java 代码中得到该类）
            • 扩展类加载器（ Extension，使用 Java 实现）
            • 系统类加载器（ System，应用加载器，使用Java代码实现）
 

      java.lang.ClassLoader 的子类

            • 用户可以定制类的加载方式，由其中defineClass 函数，加载指定的calss流。

      3、加载原理

 ClassLoader使用的是双亲委托机制来实现类的加载，每一个ClassLoader都有一个父类ClassLoader引用，不是继承关系，只是引用关系，当一个ClassLoader需要加载某个类的时候，会在loadClass函数中判断，当前加载器是否加载过这个类，如果没有，则让父加载器去搜索是否加载过，如果有则返回，如果还没有，则在往上抛，一直到Bootstrap ClassLoader 开始试图加载class，先从JDK的核心类库中加载所需要的class文件，如果系统中加载不到，则到Java的扩展类库中加载所需要的class文件，如果还没有，则去App ClassLoader 进行加载，如果它也没有加载得到的话，在由委托发起者，自己去加载本地或者网络上的class文件。如果都没有加载成功，则会抛出ClassNotFoundException异常。

（图片来自csdnjobinZhang）

   4、为啥要这样？

为什么要使用双亲委托机制？因为可以避免类的重复加载，以及类的安全性，如果用户随便定义一个 Integer 类让ClassLoader加载顶替了java api 中Integer类，就会引发很大的安全问题。而双亲委托机制就很好的解决了这一问题，当一个类被顶层ClassLoader加载完成之后，就不会被顶替加载，就保证了安全性。

   5、 热部署

    既然了解了ClassLoader的加载原理，那我们就可以自己加载指定的class文件，来实现代码的热部署功能。

    首先代码分三部分

    1、自定义ClassLoader部分，用于加载热部署的class文件。

    2、注解IOC注入功能，用于注入class对象。

    3、监听热部署class文件目录，如果目录发生变化，则通过自定义ClassLoader重新加载。

Service层用于模拟热部署的业务层，精力有限，目前就不使用微信的Tinker热修复框架那样通过二进制文件流比对整个工程制作差分包，然后在合成一个新的工程，这里只通过一部分的代码来演示热部署功能点。
 

 话不多说，上代码

  5.1、自定义ClassLoader

package cn.app.wuzhi.classload;

import java.io.*;

public class MyClassLoader extends ClassLoader {

    private String baseDir;

    private String clazzName;

    public MyClassLoader() {
    }


    /**
     *  指定文件 读取byte 数组
     */
    public byte[] readClassFile(String filename) {
        BufferedInputStream bufferedInput = null;
        ByteArrayOutputStream bytesArray = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] buffer = new byte[1024];
        try {
            bufferedInput = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filename));
            int bytesRead = 0;
            while ((bytesRead = bufferedInput.read(buffer)) != -1) {
                bytesArray.write(buffer, 0, bytesRead);
            }
        } catch (FileNotFoundException ex) {
            ex.printStackTrace();
        } catch (IOException ex) {
            ex.printStackTrace();
        } finally {
            //关闭 BufferedInputStream
            try {
                if (bufferedInput != null)
                    bufferedInput.close();
            } catch (IOException ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
        return bytesArray.toByteArray();
    }

  /**
     *  加载class
     */

    @Override
    public Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {


        String classFile = getClassPath();

        //本地 读取class  文件字节流
        byte[] classbyte = readClassFile(classFile);

        //defineClass 函数  允许用户以byte 数组的方式加载 calss 对象

        Class clazz = defineClass(name, classbyte, 0, classbyte.length);

        return clazz;
    }




    public MyClassLoader(String baseDir) {
        this.baseDir = baseDir;
    }

    public String getBaseDir() {
        return baseDir;
    }

    public void setBaseDir(String baseDir) {
        this.baseDir = baseDir;
    }

    public void setClazzName(String clazzName) {
        this.clazzName = clazzName;
    }

    public MyClassLoader(String baseDir, String clazzName) {
        this.baseDir = baseDir;
        this.clazzName = clazzName;
    }

    public String getClassPath() {
        return baseDir +"/"+clazzName;
    }

}

 5.2 热部署补丁文件目录监听

  这一块代码就不贴了，用的是NIO的WatchService，网上代码讲解得也非常详细。

 5.3 类加载与IOC注入

首先在Service上标记一个注解，定义一个name，作为此Service的唯一标识。IOC注入时，以此为标识查找。

IocFactory 类用于对象注入，代码不多。

package cn.app.wuzhi.iocinjection;

import cn.app.wuzhi.IocTest;
import cn.app.wuzhi.classload.MyClassLoader;
import cn.app.wuzhi.filechange.FileListener;
import cn.app.wuzhi.filechange.FileWatcher;
import cn.app.wuzhi.iocinjection.annotation.AotoWrite;
import cn.app.wuzhi.iocinjection.annotation.Service;

import java.io.File;
import java.lang.reflect.Field;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class IocFactory {


    //工厂主目录
    private String baseDir = "D:/it.work/classLoaderTest/out/production/classLoaderTest";

    // service 包名
    private String servicePackage = "cn.app.wuzhi.service.impl";

    //热部署测试目录
    private String serviceDir = baseDir + "/" + servicePackage.replace(".", "/");

    //补丁目录
    private String patchDir = "D:/it.work/classLoaderTest/patch";

    private static IocFactory singleton = null;

    //记录通过class newInstance构造出来的所有对象
    private HashMap servicesMap = new HashMap<>();


    //使用ioc注入功能的对象
    private CopyOnWriteArrayList