Tomcat熱部署機制

對於Java應用程式來說，熱部署就是在執行時更新Java類檔案。在基於Java的應用伺服器實現熱部署的過程中，類裝入器扮演著重要的角色。大多數基於Java的應用伺服器，包括EJB伺服器和Servlet容器，都支援熱部署。類裝入器不能重新裝入一個已經裝入的類，但只要使用一個新的類裝入器例項，就可以將類再次裝入一個正在執行的應用程式。

我們知道，現在大多數的web伺服器都支援熱部署，而對於熱部署的實現機制，網上講的卻不夠完善，下面我們就Tomcat的熱部署實現機制，講解一下它是如何實現的：

Tomcat的容器實現熱部署使用了兩種機制：

Classloader重寫，通過自定義classloader載入相應的jsp編譯後的class到JVM中。 通過動態修改記憶體中的位元組碼，將修改過的class再次裝載到JVM中。

Classloader實現jsp的重新載入

Tomcat通過org.apache.jasper.servlet.JasperLoader實現了對jsp的載入，下面做個測試： 1． 新建一個web工程，並編寫一個jsp頁面，在jsp頁面中輸出該頁面的classloader,<%System.out.print(this.getClass().getClassLoader());%>.

2． 啟動web伺服器，開啟jsp頁面，我們可以看到後臺輸出，該jsp的classloader是JasperLoader的一個例項。

3． 修改jsp，儲存並重新整理jsp頁面，再次檢視後臺輸出，此classloader例項已經不是剛才那個了，也就是說tomcat通過一個新的classloader再次裝載了該jsp。

4． 其實，對於每個jsp頁面tomcat都使用了一個獨立的classloader來裝載，每次修改完jsp後，tomcat都將使用一個新的classloader來裝載它。

關於如何使用自定義classloader來裝載一個class這裡就不說了，相信網上都能找到，JSP屬於一次性消費，每次呼叫容器將建立一個新的例項，屬於用完就扔的那種，但是對於這種實現方式卻很難用於其它情況下，如現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來載入修改後的類是不現實的，單例類將在記憶體中產生多個例項，而且這種方式無法改變當前記憶體中已有例項的行為，當然，tomcat也沒通過該方式實現class檔案的重新載入。

通過代理修改記憶體中class的位元組碼

Tomcat中的class檔案是通過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，只說一下結果：

在熱部署的情況下，對於被該classloader 載入的class檔案，它的classloader始終是同一個WebappClassLoader，除非容器重啟了，相信做完這個實驗你就不會再認為tomcat是使用一個新的classloader來載入修改過的class了，而且對於有狀態的例項，之前該例項擁有的屬性和狀態都將儲存，並在下次執行時擁有了新的class的邏輯，這就是熱部署的神祕之處（其實每個例項只是儲存了該例項的狀態屬性，我們通過序列化物件就能看到物件中包含的狀態，最終的邏輯還是存在於class檔案中）。

下面的class重定義是通過：java.lang.instrument實現的，具體可參考相關文件。

下面我們看一下如何通過代理修改記憶體中的class位元組碼：

以下是一個簡單的熱部署代理實現類（程式碼比較粗糙，也沒什麼判斷）：

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("是否支援類的重定義："+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時或者初次載入時會呼叫，也就是說在class被再次載入時會被呼叫，
     * 並且我們通過此方法可以動態修改class位元組碼，實現類似代理之類的功能，具體方法可使用ASM或者javasist，
     * 如果對位元組碼很熟悉的話可以直接修改位元組碼。
     */
    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;
    }
}

以上是基本實現程式碼，需要元件為： 1．HotAgent（預載入） 2．ClassTransform（在載入class的時候可以修改class的位元組碼），本例中沒用到 3．ReloadTask（class定時載入器，以上程式碼僅供參考） 4．META-INF/MANIFEST.MF內容為：（引數一：支援class重定義；引數二：預載入類）

Can-Redefine-Classes: true Premain-Class: agent.HotAgent

5．將以上元件打包成jar檔案（到此，元件已經完成，下面為編寫測試類檔案）。 6．新建一個java工程，編寫一個java邏輯類，並編寫一個Test類，在該測試類中呼叫邏輯類的方法，下面看下測試類程式碼：

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);
       }
    }
}

執行測試類：

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

在測試類中，我們使用了一個死迴圈，定時呼叫邏輯類的方法。我們可以修改Bean1中的方法實現，將在不同時間看到不同的輸出結果，關於技術細節也沒什麼好講的了，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 href="http://res.importnew.com/eclipse" title="Eclipse ImportNew主頁" target="_blank">Eclipse</a></span>.jst.j2ee.server:CPCWeb"/>
</Host>

autoDeploy=”true” — 自動部署 reloadable=”true” — 自動載入