Java服务器热部署的实现原理

怼烎@ 2022-05-26 09:43 116阅读 0赞

今天发现早年在大象笔记中写的一篇笔记，之前放在ijavaboy上的，现在它已经访问不了了。前几天又有同事在讨论这个问题。这里拿来分享一下。

在web应用开发或者游戏服务器开发的过程中，我们时时刻刻都在使用热部署。热部署的目的很简单，就是为了节省应用开发和发布的时间。比如，我们在使用Tomcat或者Jboss等应用服务器开发应用时，我们经常会开启热部署功能。热部署，简单点来说，就是我们将打包好的应用直接替换掉原有的应用，不用关闭或者重启服务器，一切就是这么简单。那么，热部署到底是如何实现的呢？在本文中，我将写一个实例，这个实例就是一个容器应用，允许用户发布自己的应用，同时支持热部署。

在Java中，要实现热部署，首先，你得明白，Java中类的加载方式。每一个应用程序的类都会被ClassLoader加载，所以，要实现一个支持热部署的应用，我们可以对每一个用户自定义的应用程序使用一个单独的ClassLoader进行加载。然后，当某个用户自定义的应用程序发生变化的时候，我们首先销毁原来的应用，然后使用一个新的ClassLoader来加载改变之后的应用。而所有其他的应用程序不会受到一点干扰。先看一下，该应用的设计图：

![Center][]

有了总体实现思路之后，我们可以想到如下几个需要完成的目标：

1、定义一个用户自定义应用程序的接口，这是因为，我们需要在容器应用中去加载用户自定义的应用程序。

2、我们还需要一个配置文件，让用户去配置他们的应用程序。

3、应用启动的时候，加载所有已有的用户自定义应用程序。

4、为了支持热部署，我们需要一个监听器，来监听应用发布目录中每个文件的变动。这样，当某个应用重新部署之后，我们就可以得到通知，进而进行热部署处理。

实现部分：

首先，我们定义一个接口，每一个用户自定义的程序中都必须包含唯一一个实现了该接口的类。代码如下：

\[java\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **interface** IApplication \{  
2.    
3.          **public** **void** init();  
4.           
5.          **public** **void** execute();  
6.           
7.          **public** **void** destory();  
8.           
9.  \}

在这个例子中，每一个用户自定义的应用程序，都必须首先打包成一个jar文件，然后发布到一个指定的目录，按照指定的格式，然后首次发布的时候，还需要将应用的配置添加到配置文件中。所以，首先，我们需要定义一个可以加载指定目录jar文件的类：

\[java\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.   **public** ClassLoader createClassLoader(ClassLoader parentClassLoader, String... folders) \{  
2.    
3.         List<URL> jarsToLoad = **new** ArrayList<URL>();  
4.          **for** (String folder : folders) \{  
5.                List<String> jarPaths = scanJarFiles(folder);  
6.    
7.                 **for** (String jar : jarPaths) \{  
8.    
9.                       **try** \{  
10.                            File file = **new** File(jar);  
11.                            jarsToLoad.add(file.toURI().toURL());  
12.   
13.                     \} **catch** (MalformedURLException e) \{  
14.                            e.printStackTrace();  
15.                     \}  
16.               \}  
17.        \}  
18.   
19.        URL\[\] urls = **new** URL\[jarsToLoad.size()\];  
20.        jarsToLoad.toArray(urls);  
21.   
22.         **return** **new** URLClassLoader(urls, parentClassLoader);  
23. \}

这个方法很简单，就是从多个目录中扫描jar文件，然后返回一个新的URLClassLoader实例。至于scanJarFiles方法，你可以随后下载本文的源码。然后，我们需要定义一个配置文件，用户需要将他们自定义的应用程序信息配置在这里，这样，该容器应用随后就根据这个配置文件来加载所有的应用程序：

\[html\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **<****apps****>**  
2.          **<****app****>**  
3.                 **<****name****>** TestApplication1**</****name** **>**  
4.                 **<****file****>** com.ijavaboy.app.TestApplication1**</****file** **>**  
5.          **</****app****>**  
6.          **<****app****>**  
7.                 **<****name****>** TestApplication2**</****name** **>**  
8.                 **<****file****>** com.ijavaboy.app.TestApplication2**</****file** **>**  
9.          **</****app****>**  
10. **</****apps****>**

这个配置是XML格式的，每一个app标签就表示一个应用程序，每一个应用程序，需要配置名称和那个实现了IApplication接口的类的完整路径和名称。

有了这个配置文件，我们需要对其进行解析，在这个例子中，我使用的是xstream，很简单，你可以下载源码，然后看看就知道了。这里略过。这里需要提一下：每个应用的名称(name),是至关重要的，因为该例子中，我们的发布目录是整个项目发布目录下的applications目录，这是所有用户自定义应用程序发布的目录。而用户发布一个应用程序，需要首先在该目录下新建一个和这里配置的name一样名称的文件夹，然后将打包好的应用发布到该文件夹中。(你必须这样做，否则在这个例子中，你会发布失败)。

好了，现在加载jar的方法和配置都有了，下面将是整个例子的核心部分，对，就是应用程序管理类，这个类就是要完成对每一个用户自定义应用程序的管理和维护。首先要做的，就是如何加载一个应用程序：

\[java\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **void** createApplication(String basePath, AppConfig config)\{  
2.        String folderName = basePath + GlobalSetting. JAR\_FOLDER + config.getName();  
3.        ClassLoader loader = **this**.jarLoader .createClassLoader(ApplicationManager. **class**.getClassLoader(), folderName);  
4.          
5.         **try** \{  
6.               Class<?> appClass = loader. loadClass(config.getFile());  
7.                 
8.               IApplication app = (IApplication)appClass.newInstance();  
9.                 
10.              app.init();  
11.                
12.               **this**.apps .put(config.getName(), app);  
13.                
14.       \} **catch** (ClassNotFoundException e) \{  
15.              e.printStackTrace();  
16.       \} **catch** (InstantiationException e) \{  
17.              e.printStackTrace();  
18.       \} **catch** (IllegalAccessException e) \{  
19.              e.printStackTrace();  
20.       \}

可以看到，这个方法接收两个参数，一个是基本路径，一个是应用程序配置。基本路径其实就是项目发布目录的地址，而AppConfig其实就是配置文件中app标签的一个实体映射，这个方法从指定的配置目录中加载指定的类，然后调用该应用的init方法，完成用户自定义应用程序的初始化。最后将，该加载的应用放入内存中。

现在，所有的准备工作，都已经完成了。接下来，在整个应用程序启动的时候，我们需要加载所有的用户自定义应用程序，所以，我们在ApplicationManager中添加一个方法：

\[java\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.   **public** **void** loadAllApplications(String basePath)\{  
2.           
3.          **for**(AppConfig config : **this**.configManager.getConfigs())\{  
4.                 **this**.createApplication(basePath, config);  
5.         \}  
6.  \}

这个方法，就是将用户配置的所有应用程序加载到该容器应用中来。好了，现在我们是不是需要写两个独立的应用程序试试效果了，要写这个应用程序，首先我们新建一个java应用程序，然后引用这个例子项目，或者将该例子项目打包成一个jar文件，然后引用到这个独立的应用中来，因为这个独立的应用程序中，必须要包含一个实现了IApplication接口的类。我们来看看这个例子包含的一个独立应用的样子：

\[java\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **class** TestApplication1 **implements** IApplication\{  
2.    
3.          @Override  
4.          **public** **void** init() \{  
5.                System. out.println("TestApplication1-->init" );  
6.         \}  
7.    
8.          @Override  
9.          **public** **void** execute() \{  
10.               System. out.println("TestApplication1-->do something" );  
11.        \}  
12.   
13.         @Override  
14.         **public** **void** destory() \{  
15.               System. out.println("TestApplication1-->destoryed" );  
16.        \}  
17.   
18. \}

是不是很简单？对，就是这么简单。你可以照这个样子，再写一个独立应用。接下来，你还需要在applications.xml中进行配置，很简单，就是在apps标签中增加如下代码：

\[html\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **<****app****>**  
2.         **<****name****>** TestApplication1**</****name** **>**  
3.         **<****file****>** com.ijavaboy.app.TestApplication1**</****file** **>**  
4.  **</****app****>**

接下来，进入到本文的核心部分了，接下来我们的任务，就全部集中在热部署上了，其实，也许现在你还觉得热部署很神秘，但是，我相信一分钟之后，你就不会这么想了。要实现热部署，我们之前说过，需要一个监听器，来监听发布目录applications,这样当某个应用程序的jar文件改变时，我们可以进行热部署处理。其实，要实现目录文件改变的监听，有很多种方法，这个例子中我使用的是apache的一个开源虚拟文件系统——common-vfs。如果你对其感兴趣，你可以访问 [http://commons.apache.org/proper/commons-vfs/][http_commons.apache.org_proper_commons-vfs] 。这里，我们继承其FileListener接口，实现 fileChanged  即可：

\[java\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **void** fileChanged (FileChangeEvent event) **throws** Exception \{  
2.    
3.        String ext = event.getFile().getName().getExtension();  
4.         **if**(!"jar" .equalsIgnoreCase(ext))\{  
5.                **return**;  
6.        \}  
7.          
8.        String name = event.getFile().getName().getParent().getBaseName();  
9.          
10.       ApplicationManager. getInstance().reloadApplication(name);  
11.

当某个文件改变的时候，该方法会被回调。所以，我们在这个方法中调用了ApplicationManager的reloadApplication方法，重现加载该应用程序。

\[java\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **void** reloadApplication (String name)\{  
2.        IApplication oldApp = **this**.apps .remove(name);  
3.          
4.         **if**(oldApp == **null**)\{  
5.                **return**;  
6.        \}  
7.          
8.        oldApp.destory();     //call the destroy method in the user's application  
9.          
10.       AppConfig config = **this**.configManager .getConfig(name);  
11.        **if**(config == **null**)\{  
12.               **return**;  
13.       \}  
14.         
15.       createApplication(getBasePath(), config);

重现加载应用程序时，我们首先从内存中删除该应用程序，然后调用原来应用程序的destory方法，最后按照配置重新创建该应用程序实例。

到这里，你还觉得热部署很玄妙很高深吗？一切就是如此简单。好了，言归正传，为了让我们自定义的监听接口可以有效工作起来，我们还需要指定它要监听的目录：

\[java\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.   **public** **void** initMonitorForChange(String basePath)\{  
2.          **try** \{  
3.                 **this**.fileManager = VFS.getManager();  
4.                  
5.                File file = **new** File(basePath + GlobalSetting.JAR\_FOLDER);  
6.                FileObject monitoredDir = **this**.fileManager .resolveFile(file.getAbsolutePath());  
7.                FileListener fileMonitorListener = **new** JarFileChangeListener();  
8.                 **this**.fileMonitor = **new** DefaultFileMonitor(fileMonitorListener);  
9.                 **this**.fileMonitor .setRecursive(**true**);  
10.                **this**.fileMonitor .addFile(monitoredDir);  
11.                **this**.fileMonitor .start();  
12.               System. out.println("Now to listen " + monitoredDir.getName().getPath());  
13.                 
14.        \} **catch** (FileSystemException e) \{  
15.               e.printStackTrace();  
16.        \}  
17. \}

这里，就是初始化监听器的地方，我们使用VFS的DefaultFileMonitor完成监听。而监听的目录，就是应用发布目录applications。接下来，为了让整个应用程序可以持续的运行而不会结束，我们修改下启动方法：

\[java\]  [view plain][]   [copy][view plain]

1.   **public** **static** **void** main(String\[\] args)\{  
2.           
3.         Thread t = **new** Thread(**new** Runnable() \{  
4.                  
5.                 @Override  
6.                 **public** **void** run() \{  
7.                      ApplicationManager manager = ApplicationManager.getInstance();  
8.                      manager.init();  
9.                \}  
10.        \});  
11.          
12.        t.start();  
13.          
14.         **while**(**true** )\{  
15.                **try** \{  
16.                     Thread. sleep(300);  
17.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
18.                     e.printStackTrace();  
19.               \}  
20.        \}  
21. \}

好了，到这里，一切都要结束了。现在，你已经很明白热部署是怎么一回事了，对吗？不明白？OK，还有最后一招，去看看源码吧！

源码我已经放到了GitHub上面了，地址： [https://github.com/chenjie19891104/ijavaboy/tree/master/AppLoader][https_github.com_chenjie19891104_ijavaboy_tree_master_AppLoader]，欢迎下载使用，你拥有一切的权利对其进行修改。

最后，如果本文有什么地方说的不准确，欢迎指正，谢谢！

转载于：https://blog.csdn.net/chenjie19891104/article/details/42807959

[Center]: /images/20220526/740adf74acf04a67b50bba3a0bb3eb96.png
[view plain]: https://blog.csdn.net/chenjie19891104/article/details/42807959#
[http_commons.apache.org_proper_commons-vfs]: http://commons.apache.org/proper/commons-vfs/
[https_github.com_chenjie19891104_ijavaboy_tree_master_AppLoader]: https://github.com/chenjie19891104/ijavaboy/tree/master/AppLoader