Java服务器热部署的实现原理

2023-07-22 19:29:16

转自：http://blog.csdn.net/chenjie19891104/article/details/42807959

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：
 
Java服务器热部署的实现原理
Java服务器热部署的实现原理
 
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：
  1. public interface IApplication {
  2. public void init();
  3. public void execute();
  4. public void destory();
  5. }
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：
  1. public ClassLoader createClassLoader(ClassLoader parentClassLoader, String... folders) {
  2. List<URL> jarsToLoad = new ArrayList<URL>();
  3. for (String folder : folders) {
  4. List<String> jarPaths = scanJarFiles(folder);
  5. for (String jar : jarPaths) {
  6. try {
  7. File file = new File(jar);
  8. jarsToLoad.add(file.toURI().toURL());
  9. } catch (MalformedURLException e) {
  10. e.printStackTrace();
  11. }
  12. }
  13. }
  14. URL[] urls = new URL[jarsToLoad.size()];
  15. jarsToLoad.toArray(urls);
  16. return new URLClassLoader(urls, parentClassLoader);
  17. }
 
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：
  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：
 
  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. try {
  5. Class<?> appClass = loader. loadClass(config.getFile());
  6. IApplication app = (IApplication)appClass.newInstance();
  7. app.init();
  8. this.apps .put(config.getName(), app);
  9. } catch (ClassNotFoundException e) {
  10. e.printStackTrace();
  11. } catch (InstantiationException e) {
  12. e.printStackTrace();
  13. } catch (IllegalAccessException e) {
  14. e.printStackTrace();
  15. }
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：
 
  1. public void loadAllApplications(String basePath){
  2. for(AppConfig config : this.configManager.getConfigs()){
  3. this.createApplication(basePath, config);
  4. }
  5. }
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：
  1. public class TestApplication1 implements IApplication{
  2. @Override
  3. public void init() {
  4. System. out.println("TestApplication1-->init" );
  5. }
  6. @Override
  7. public void execute() {
  8. System. out.println("TestApplication1-->do something" );
  9. }
  10. @Override
  11. public void destory() {
  12. System. out.println("TestApplication1-->destoryed" );
  13. }
  14. }
 
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：
  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/。这里，我们继承其FileListener接口，实现fileChanged 即可：
 
  1. public void fileChanged (FileChangeEvent event) throws Exception {
  2. String ext = event.getFile().getName().getExtension();
  3. if(!"jar" .equalsIgnoreCase(ext)){
  4. return;
  5. }
  6. String name = event.getFile().getName().getParent().getBaseName();
  7. ApplicationManager. getInstance().reloadApplication(name);
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。
 
  1. public void reloadApplication (String name){
  2. IApplication oldApp = this.apps .remove(name);
  3. if(oldApp == null){
  4. return;
  5. }
  6. oldApp.destory();     //call the destroy method in the user's application
  7. AppConfig config = this.configManager .getConfig(name);
  8. if(config == null){
  9. return;
  10. }
  11. 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：
 
  1. public void initMonitorForChange(String basePath){
  2. try {
  3. this.fileManager = VFS.getManager();
  4. File file = new File(basePath + GlobalSetting.JAR_FOLDER);
  5. FileObject monitoredDir = this.fileManager .resolveFile(file.getAbsolutePath());
  6. FileListener fileMonitorListener = new JarFileChangeListener();
  7. this.fileMonitor = new DefaultFileMonitor(fileMonitorListener);
  8. this.fileMonitor .setRecursive(true);
  9. this.fileMonitor .addFile(monitoredDir);
  10. this.fileMonitor .start();
  11. System. out.println("Now to listen " + monitoredDir.getName().getPath());
  12. } catch (FileSystemException e) {
  13. e.printStackTrace();
  14. }
  15. }
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：
  1. public static void main(String[] args){
  2. Thread t = new Thread(new Runnable() {
  3. @Override
  4. public void run() {
  5. ApplicationManager manager = ApplicationManager.getInstance();
  6. manager.init();
  7. }
  8. });
  9. t.start();
  10. while(true ){
  11. try {
  12. Thread. sleep(300);
  13. } catch (InterruptedException e) {
  14. e.printStackTrace();
  15. }
  16. }
  17. }
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
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