Tomcat 熱部署的實(shí)現(xiàn)原理詳解
Tomcat熱部署機(jī)制
對于Java應(yīng)用程序來說，熱部署就是在運(yùn)行時(shí)更新Java類文件。在基于Java的應(yīng)用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)熱部署的過程中，類裝入器扮演著重要的角色。大多數(shù)基于Java的應(yīng)用服務(wù)器，包括EJB服務(wù)器和Servlet容器，都支持熱部署。類裝入器不能重新裝入一個已經(jīng)裝入的類，但只要使用一個新的類裝入器實(shí)例，就可以將類再次裝入一個正在運(yùn)行的應(yīng)用程序。
我們知道，現(xiàn)在大多數(shù)的web服務(wù)器都支持熱部署，而對于熱部署的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，網(wǎng)上講的卻不夠完善，下面我們就Tomcat的熱部署實(shí)現(xiàn)機(jī)制，講解一下它是如何實(shí)現(xiàn)的：
Tomcat的容器實(shí)現(xiàn)熱部署使用了兩種機(jī)制：
Classloader重寫，通過自定義classloader加載相應(yīng)的jsp編譯后的class到JVM中。 通過動態(tài)修改內(nèi)存中的字節(jié)碼，將修改過的class再次裝載到JVM中。
Classloader實(shí)現(xiàn)jsp的重新加載
Tomcat通過org.apache.jasper.servlet.JasperLoader實(shí)現(xiàn)了對jsp的加載，
下面做個測試：
1． 新建一個web工程，并編寫一個jsp頁面，在jsp頁面中輸出該頁面的classloader,.
2． 啟動web服務(wù)器，打開jsp頁面，我們可以看到后臺輸出，該jsp的classloader是JasperLoader的一個實(shí)例。
3． 修改jsp，保存并刷新jsp頁面，再次查看后臺輸出，此classloader實(shí)例已經(jīng)不是剛才那個了，也就是說tomcat通過一個新的classloader再次裝載了該jsp。
4． 其實(shí)，對于每個jsp頁面tomcat都使用了一個獨(dú)立的classloader來裝載，每次修改完jsp后，tomcat都將使用一個新的classloader來裝載它。
關(guān)于如何使用自定義classloader來裝載一個class這里就不說了，相信網(wǎng)上都能找到，JSP屬于一次性消費(fèi)，每次調(diào)用容器將創(chuàng)建一個新的實(shí)例，屬于用完就扔的那種，但是對于這種實(shí)現(xiàn)方式卻很難用于其它情況下，如現(xiàn)在我們工程中很多都使用了單例，尤其是spring工程，在這種情況下使用新的classloader來加載修改后的類是不現(xiàn)實(shí)的，單例類將在內(nèi)存中產(chǎn)生多個實(shí)例，而且這種方式無法改變當(dāng)前內(nèi)存中已有實(shí)例的行為，當(dāng)然，tomcat也沒通過該方式實(shí)現(xiàn)class文件的重新加載。
通過代理修改內(nèi)存中class的字節(jié)碼
Tomcat中的class文件是通過org.apache.catalina.loader. WebappClassLoader裝載的,同樣我們可以做個測試，測試過程與jsp測試類似，測試步驟就不說了，只說一下結(jié)果：
在熱部署的情況下，對于被該classloader 加載的class文件，它的classloader始終是同一個WebappClassLoader，除非容器重啟了，相信做完這個實(shí)驗(yàn)?zāi)憔筒粫僬J(rèn)為tomcat是使用一個新的classloader來加載修改過的class了，而且對于有狀態(tài)的實(shí)例，之前該實(shí)例擁有的屬性和狀態(tài)都將保存，并在下次執(zhí)行時(shí)擁有了新的class的邏輯，這就是熱部署的神秘之處（其實(shí)每個實(shí)例只是保存了該實(shí)例的狀態(tài)屬性，我們通過序列化對象就能看到對象中包含的狀態(tài)，最終的邏輯還是存在于class文件中）。
下面的class重定義是通過：java.lang.instrument實(shí)現(xiàn)的，具體可參考相關(guān)文檔。
下面我們看一下如何通過代理修改內(nèi)存中的class字節(jié)碼：
以下是一個簡單的熱部署代理實(shí)現(xiàn)類（代碼比較粗糙，也沒什么判斷）：
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("是否支持類的重定義："+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時(shí)或者初次加載時(shí)會調(diào)用，也就是說在class被再次加載時(shí)會被調(diào)用，
* 并且我們通過此方法可以動態(tài)修改class字節(jié)碼，實(shí)現(xiàn)類似代理之類的功能，具體方法可使用ASM或者javasist，
* 如果對字節(jié)碼很熟悉的話可以直接修改字節(jié)碼。
*/
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;
}
}
以上是基本實(shí)現(xiàn)代碼，需要組件為：
1．HotAgent（預(yù)加載）
2．ClassTransform（在加載class的時(shí)候可以修改class的字節(jié)碼），本例中沒用到
3．ReloadTask（class定時(shí)加載器，以上代碼僅供參考）
4．META-INF/MANIFEST.MF內(nèi)容為：（參數(shù)一：支持class重定義；參數(shù)二：預(yù)加載類）
Can-Redefine-Classes: true Premain-Class: agent.HotAgent
5．將以上組件打包成jar文件（到此，組件已經(jīng)完成，下面為編寫測試類文件）。
6．新建一個java工程，編寫一個java邏輯類，并編寫一個Test類，在該測試類中調(diào)用邏輯類的方法，
下面看下測試類代碼：
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);
}
}
}
運(yùn)行測試類：
java –javaagent:agent.jar test.redefine.Test
在測試類中，我們使用了一個死循環(huán)，定時(shí)調(diào)用邏輯類的方法。我們可以修改Bean1中的方法實(shí)現(xiàn)，將在不同時(shí)間看到不同的輸出結(jié)果，關(guān)于技術(shù)細(xì)節(jié)也沒什么好講的了，相信大家都能明白。
Tomcat 熱部署配置
<Host appBase="webapps" autoDeploy="true" name="localhost" unpackWARs="true" xmlNamespaceAware="false" xmlValidation="false"> <Context docBase="CPCWeb" path="/CPCWeb" reloadable="true" source="org.<span class="wp_keywordlink"><a title="Eclipse ImportNew主頁" target="_blank">Eclipse</a></span>.jst.j2ee.server:CPCWeb"/> </Host>
autoDeploy=”true” — 自動部署 reloadable=”true” — 自動加載
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