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Tomcat 熱部署的實現(xiàn)原理詳解

更新時間：2017年01月12日 15:41:44 投稿：lqh

這篇文章主要介紹了Tomcat 熱部署的實現(xiàn)原理詳解的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

Tomcat熱部署機制

對于Java應(yīng)用程序來說，熱部署就是在運行時更新Java類文件。在基于Java的應(yīng)用服務(wù)器實現(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例，就可以將類再次裝入一個正在運行的應(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，而對于熱部署的實現(xiàn)機制，網(wǎng)上講的卻不夠完善，下面我們就Tomcat的熱部署實現(xiàn)機制，講解一下它是如何實現(xiàn)的：

Tomcat的容器實現(xiàn)熱部署使用了兩種機制：

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實現(xiàn)jsp的重新加載

Tomcat通過org.apache.jasper.servlet.JasperLoader實現(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的一個實例。

3．修改jsp，保存并刷新jsp頁面，再次查看后臺輸出，此classloader實例已經(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，對于每個jsp頁面tomcat都使用了一個獨立的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，每次調(diào)用容器將創(chuàng)建一個新的實例，屬于用完就扔的那種，但是對于這種實現(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)實的，單例類將在內(nèi)存中產(chǎn)生多個實例，而且這種方式無法改變當前內(nèi)存中已有實例的行為，當然，tomcat也沒通過該方式實現(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，相信做完這個實驗?zāi)憔筒粫僬J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)的實例，之前該實例擁有的屬性和狀態(tài)都將保存，并在下次執(zhí)行時擁有了新的class的邏輯，這就是熱部署的神秘之處（其實每個實例只是保存了該實例的狀態(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時或者初次加載時會調(diào)用，也就是說在class被再次加載時會被調(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;
  }
}

以上是基本實現(xiàn)代碼，需要組件為：

1．HotAgent（預(yù)加載）

2．ClassTransform（在加載class的時候可以修改class的字節(jié)碼），本例中沒用到

3．ReloadTask（class定時加載器，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)，定時調(diào)用邏輯類的方法。我們可以修改Bean1中的方法實現(xiàn)，將在不同時間看到不同的輸出結(jié)果，關(guān)于技術(shù)細節(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

感謝閱讀，希望能幫助到大家，謝謝大家對本站的支持！

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