Tomcat 熱部署的實(shí)現(xiàn)原理詳解

更新時(shí)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(shí)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(jī)制

對(duì)于Java應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，熱部署就是在運(yùn)行時(shí)更新Java類(lèi)文件。在基于Java的應(yīng)用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)熱部署的過(guò)程中，類(lèi)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(lèi)裝入器不能重新裝入一個(gè)已經(jīng)裝入的類(lèi)，但只要使用一個(gè)新的類(lèi)裝入器實(shí)例，就可以將類(lèi)再次裝入一個(gè)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(duì)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(xiě)，通過(guò)自定義classloader加載相應(yīng)的jsp編譯后的class到JVM中。通過(guò)動(dòng)態(tài)修改內(nèi)存中的字節(jié)碼，將修改過(guò)的class再次裝載到JVM中。

Classloader實(shí)現(xiàn)jsp的重新加載

Tomcat通過(guò)org.apache.jasper.servlet.JasperLoader實(shí)現(xiàn)了對(duì)jsp的加載，

下面做個(gè)測(cè)試：

1．新建一個(gè)web工程，并編寫(xiě)一個(gè)jsp頁(yè)面，在jsp頁(yè)面中輸出該頁(yè)面的classloader,.

2．啟動(dòng)web服務(wù)器，打開(kāi)jsp頁(yè)面，我們可以看到后臺(tái)輸出，該jsp的classloader是JasperLoader的一個(gè)實(shí)例。

3．修改jsp，保存并刷新jsp頁(yè)面，再次查看后臺(tái)輸出，此classloader實(shí)例已經(jīng)不是剛才那個(gè)了，也就是說(shuō)tomcat通過(guò)一個(gè)新的classloader再次裝載了該jsp。

4．其實(shí)，對(duì)于每個(gè)jsp頁(yè)面tomcat都使用了一個(gè)獨(dú)立的classloader來(lái)裝載，每次修改完jsp后，tomcat都將使用一個(gè)新的classloader來(lái)裝載它。

關(guān)于如何使用自定義classloader來(lái)裝載一個(gè)class這里就不說(shuō)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(gè)新的實(shí)例，屬于用完就扔的那種，但是對(duì)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(lái)加載修改后的類(lèi)是不現(xiàn)實(shí)的，單例類(lèi)將在內(nèi)存中產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例，而且這種方式無(wú)法改變當(dāng)前內(nèi)存中已有實(shí)例的行為，當(dāng)然，tomcat也沒(méi)通過(guò)該方式實(shí)現(xiàn)class文件的重新加載。

通過(guò)代理修改內(nèi)存中class的字節(jié)碼

Tomcat中的class文件是通過(guò)org.apache.catalina.loader. WebappClassLoader裝載的,同樣我們可以做個(gè)測(cè)試，測(cè)試過(guò)程與jsp測(cè)試類(lèi)似，測(cè)試步驟就不說(shuō)了，只說(shuō)一下結(jié)果：

在熱部署的情況下，對(duì)于被該classloader 加載的class文件，它的classloader始終是同一個(gè)WebappClassLoader，除非容器重啟了，相信做完這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)憔筒粫?huì)再認(rèn)為tomcat是使用一個(gè)新的classloader來(lái)加載修改過(guò)的class了，而且對(duì)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(gè)實(shí)例只是保存了該實(shí)例的狀態(tài)屬性，我們通過(guò)序列化對(duì)象就能看到對(duì)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(guò)：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(guò)代理修改內(nèi)存中的class字節(jié)碼：

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的熱部署代理實(shí)現(xiàn)類(lèi)（代碼比較粗糙，也沒(méi)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(lèi)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(huì)調(diào)用，也就是說(shuō)在class被再次加載時(shí)會(huì)被調(diào)用，
   * 并且我們通過(guò)此方法可以動(dòng)態(tài)修改class字節(jié)碼，實(shí)現(xiàn)類(lèi)似代理之類(lèi)的功能，具體方法可使用ASM或者javasist，
   * 如果對(duì)字節(jié)碼很熟悉的話(huà)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(méi)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(lèi)）

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(xiě)測(cè)試類(lèi)文件）。

6．新建一個(gè)java工程，編寫(xiě)一個(gè)java邏輯類(lèi)，并編寫(xiě)一個(gè)Test類(lèi)，在該測(cè)試類(lèi)中調(diào)用邏輯類(lèi)的方法，

下面看下測(cè)試類(lèi)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(cè)試類(lèi)：

java –javaagent:agent.jar test.redefine.Test

在測(cè)試類(lèi)中，我們使用了一個(gè)死循環(huán)，定時(shí)調(diào)用邏輯類(lèi)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(méi)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(yè)" target="_blank">Eclipse</a></span>.jst.j2ee.server:CPCWeb"/>
</Host>

autoDeploy=”true” — 自動(dòng)部署 reloadable=”true” — 自動(dòng)加載

感謝閱讀，希望能幫助到大家，謝謝大家對(duì)本站的支持！

您可能感興趣的文章: