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Java通過自定義類加載器實現(xiàn)類隔離

更新時間：2022年08月08日 08:24:47 作者：指北君

類隔離是一種通過類加載器實現(xiàn)加載所需類的實現(xiàn)方式，使得不同版本類間隔離，避免了使用沖突問題。本文將通過自定義的類加載器實現(xiàn)類隔離，感興趣的可以了解一下

前言

由于微服務(wù)的快速迭代、持續(xù)集成等特性，越來越多的團隊更傾向于它。但是也體現(xiàn)出了一些問題，比如在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，需要把通用功能下沉，把現(xiàn)有大而全的基礎(chǔ)設(shè)施按領(lǐng)域拆分，考慮需要兼容現(xiàn)有生產(chǎn)服務(wù)，會產(chǎn)生不同的依賴版本，有時不注意就可以引發(fā)問題。比如本文遇到的依賴包版本沖突問題，以及如何利用類隔離技術(shù)解決的分析。

類隔離是什么

類隔離是一種通過類加載器實現(xiàn)加載所需類的實現(xiàn)方式，使得不同版本類間隔離，避免了使用沖突問題，最終的效果就是不同模塊的內(nèi)容被不同的類加載器加載，滿足同一環(huán)境下同時兼容不同接口實現(xiàn)類。

使用場景

比如業(yè)務(wù)服務(wù)A和業(yè)務(wù)服務(wù)B均需要消息通知等，均依賴消息中間件，但所引用版本不一致，導(dǎo)致最終只有一個版本加載到JVM，在某一個服務(wù)調(diào)用時會出現(xiàn) NoSuchMethodError或NoSuchClassError問題，這就很難排查出來，沒準(zhǔn)會影響項目進度，最終月度的績效（“雞腿”）不保。

服務(wù)A pom.xml：

??<!--?common-message-->
????????<dependency>
????????????<groupId>com.lgy</groupId>
????????????<artifactId>spring-common-message</artifactId>
????????????<version>1.0.0<version>
????????</dependency>

服務(wù)B pom.xml：

??<!--?common-message-->
????????<dependency>
????????????<groupId>com.lgy</groupId>
????????????<artifactId>spring-common-message</artifactId>
????????????<version>2.0.0<version>
????????</dependency>

業(yè)務(wù)調(diào)用流程：

?//?業(yè)務(wù)A調(diào)用微信服務(wù)通知
?MessageUtil.sendMessage(content,peopleId,templateId,"wechat");
?//?業(yè)務(wù)B調(diào)用微信服務(wù)通知
?MessageUtil.sendToWechat(content,peopleId,templateId);

JVM最終加載的為 2.0.0 版本的依賴，導(dǎo)致業(yè)務(wù)A在調(diào)用時拋異常java.lang.NoSuchMethodError。

解決方案

大體的解決思路就是，在不改變業(yè)務(wù)代碼的前提下，業(yè)務(wù)A調(diào)用 1.0.0 版本的消息工具類，業(yè)務(wù)B調(diào)用2.0.0版本的消息工具類，因此需要JVM能夠利用自定義類加載器加載所需的類或關(guān)聯(lián)的類。

實現(xiàn)思路

重寫類加載器，實現(xiàn)自定義類加載（java.lang.ClassLoader）

重寫類加載函數(shù)

重寫 findClass(String name)
重寫 loadClass(String name)

涉及的知識點

JVM加載過程：加載-》鏈接-》初始化（具體后續(xù)介紹）
雙親委派機制：委托父加載器查詢；如果父加載器查詢不到，則調(diào)用自身的findClass加載

重寫findClass

?import?java.io.*;
?import?java.util.HashMap;
?import?java.util.Map;

?public?class?CustomerFindClass?extends?ClassLoader?{
??private?Map<String,?String>?classPathMap?=?new?HashMap<>();
??public?CustomerFindClass()?{
???//?業(yè)務(wù)A的自定義類加載器
???classPathMap.put("com.lgy.businessA.service.impl.MessageServiceImpl",?"E:/dataway-demo/example/target/classes/com/lgy/businessA/service/impl/MessageServiceImpl.class");
???classPathMap.put("com.lgy.v1.message.util.MessageUtil",?"E:/dataway-demo/example/target/classes/com/lgy/v1/message/util/MessageUtil.class");
??}
??
??/**
??*?findClass方式加載類
??*/
??@Override
??protected?Class<?>?findClass(String?name)?throws?ClassNotFoundException?{
???String?classPath?=?classPathMap.get(name);
???File?file?=?new?File(classPath);
???if?(!file.exists())?{
????throw?new?ClassNotFoundException();
???}
???byte[]?bytes?=?getClassData(file);
???if?(null?==?bytes?||?0?==?bytes.length)?{
????throw?new?ClassNotFoundException();
???}
???return?defineClass(bytes,?0,?bytes.length);
??}
??
??private?byte[]?getClassData(File?file)?{
???try?(InputStream?ins?=?new?FileInputStream(file);?
?????ByteArrayOutputStream?baos?=?new?ByteArrayOutputStream())?{
????byte[]?buffer?=?new?byte[4096];
????int?bytesNumRead?=?0;
????while?((bytesNumRead?=?ins.read(buffer))?!=?-1)?{
?????baos.write(buffer,?0,?bytesNumRead);
????}
????return?baos.toByteArray();
???}?catch?(FileNotFoundException?e)?{
????e.printStackTrace();
???}?catch?(IOException?e)?{
????e.printStackTrace();
???}
???return?new?byte[]{};
??}

最終結(jié)果與預(yù)期的結(jié)果不一致

預(yù)期結(jié)果：業(yè)務(wù)A的MessageServiceImpl與MessageUtil由CustomerFindClass加載
實際結(jié)果：業(yè)務(wù)A的MessageServiceImpl由CustomerFindClass加載，而MessageUtil由sun.misc.AppClassLoader加載。
分析：由于JVM類加載的雙親委托機制，業(yè)務(wù)A調(diào)用消息工具類時，類加載器（CustomerFindClass）會委托父類加載器（AppClassLoader）加載類，如果存在，則不再執(zhí)行自身的findClass方法加載，導(dǎo)致結(jié)果不理想。（main 方法類默認(rèn)情況下都是由 JDK 自帶的 AppClassLoader 加載的）。

重寫loadClass

?private?ClassLoader?classLoader;
?
?/**
?*?重新loadClass方法
?*/
?@Override
????protected?Class<?>?loadClass(String?name,?boolean?resolve)?throws?ClassNotFoundException?{
????????Class?result?=?null;
????????try?{
????????????//這里要使用?JDK?的類加載器加載?java.lang?包里面的類
????????????result?=?classLoader.loadClass(name);
????????}?catch?(Exception?e)?{
????????????//?ignore?error
????????}
????????if?(null?!=?result)?{
????????????return?result;
????????}
????????String?classPath?=?classPathMap.get(name);
????????File?file?=?new?File(classPath);
????????if?(!file.exists())?{
????????????throw?new?ClassNotFoundException();
????????}
????????byte[]?bytes?=?getClassData(file);
????????if?(null?==?bytes?||?0?==?bytes.length)?{
????????????throw?new?ClassNotFoundException();
????????}
????????return?defineClass(bytes,?0,?bytes.length);
????}

滿足業(yè)務(wù)A的MessageServiceImpl與MessageUtil由CustomerFindClass加載

注意：這種方式破壞了雙親委托機制，但由于重寫了loadClass方法，所有類均會有CustomerFindClass加載器加載，需要過濾出不需要隔離的類，如java.lang包下的類，需要由ExtClassLoader 來加載。