原來類加載器這么簡單，手把手教你用純java代碼實現(xiàn)熱部署

1、什么是熱部署

相信大家在寫代碼的時候都有這個困擾，就是每次我改完代碼之后都需要重啟項目才能看到結果，小項目還好，啟動不會占用太多時間，如果是一個大項目，每次重啟都要耗費很多時間的情況下，這無疑對開發(fā)效率都會大幅下降，那么有沒有這樣一種技術？ 我修改后無需重啟服務器，就可以馬上看到效果？我可以很肯定地回答你：“有”，就是熱部署技術，在你修改完代碼之后，這項技術會自動幫你重新加載被修改后class文件，真正實現(xiàn)實時查看改動的結果；

2、準備

要知道熱部署，就得先了解class加載機制，在我們啟動項目的時候，首先編輯器會將后綴為.java的文件編譯成.class文件，之后jvm虛擬機會把class文件轉成二進制的字節(jié)碼加載到內存里面，中間經過了一系列的鏈接過程，最后完成初始化，加載過程不是本文的重點，這里簡單說明略過；

3、類加載器的分類

類加載器基類叫做 ClassLoader，這是一個抽象類，既然是抽象就代表著它是可擴展的，所以衍生出了不同種類的類加器

BootstrapClassLoader ：主要負責加載核心的類庫(java.lang.*等)，構造ExtClassLoader和APPClassLoader。

ExtClassLoader?：主要負責加載?%JAVA_HOME%/jre/lib/ext??目錄下的一些擴展的jar。

AppClassLoader：主要負責加載應用程序的主函數(shù)類， 加載classPath目錄

UserClassLoader：?用戶自定義類加載器，名字隨便起，只需要繼承ClassLoader類即可；

3.1、BootstrapClassLoader

BootStrapClassLoader 是一個純的C++實現(xiàn)，沒有對應的Java類。所以在Java中是取不到的。如果我們在 idea 編輯器中搜索BootStrapClassLoader，是找不到這個類的

如果一個類的classLoader是null。已經足可以證明他就是由BootStrapClassLoader 加載的，現(xiàn)在我們用一組代碼測試下

public static void main(String[] args) throws Exception {

String str = new String("123");

System.out.println("String類的類加載器為："+str.getClass().getClassLoader());

}

java.lang.String 這個類是系統(tǒng)的類，當我們獲取這個類時，可以看到它的類加載器是null值，所以就可以斷定，String 使用的是BootStrapClassLoader加載的；

3.2、ExtClassLoader

ExtClassLoader主要加載%JAVA_HOME%/jre/lib/ext，此路徑下的所有classes目錄以及java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定的路徑中類庫?，那么都有哪些類呢？看下圖就知道啦，主要加載下圖jar包中的類！此類繼承ClassLoader加載器；

需要注意的是，ExtClassLoader這個類是在 Launcher? 類里面的一個內部類

3.3、AppClassLoader

App就是應用程序的意思，所以這個類加載器就是用來加載我們用戶自己寫的java類；此類繼承ClassLoader加載器，需要注意的是，這個類也是在 Launcher? 類里面的一個內部類

接下來我們自己定義一個類 User.java ，然后在控制臺打印一下這個類的類加載器；

package com;

public class User {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("User類的類加載器為："+User.class.getClassLoader());

}

}

通過控制臺打印的結果可以得知，自定義的 User類 使用的是AppClassLoader 類加載器；

3.5、關于類加載，還有2點需要注意：

1、同一個classLoader只會生成一個相同的class對象

2、不同的ClassLoader 加載相同的Class對象不能互相強轉

為什么不能強轉呢？我們來寫一組代碼測試下就知道啦

先定一個 自動義類加載器? ? MyClassLoader.java

package com;

import java.io.InputStream;

public class MyClassLoader extends ClassLoader{

/**

* 加載class文件

* 重寫此方法的目的是為了能讓此方法被外部調用，父類的 findClass 是 protected 修飾的，只能被子類調用

* @param name 類的全類名 示例： com.xd.User

* @return

* @throws ClassNotFoundException

*/

@Override

public Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

try {

String fileName = name.replaceAll("\.","/") + ".class";

fileName = "/"+ fileName;

// 獲取文件輸入流

InputStream is = this.getClass().getResourceAsStream(fileName);

// 讀取字節(jié)

byte[] b = new byte[is.available()];

is.read(b);

// 將byte字節(jié)流解析成jvm能夠識別的Class對象

return defineClass(name, b, 0, b.length);

} catch (Exception e) {

throw new ClassNotFoundException();

}

}

}

定義一個 HotUserModel.java 類，用來實例化用的

package com.hot.deploy.model;

public class HotUserModel {

}

主程序入口測試

public static void main(String[] args) throws Exception {

// 默認加載器加載的 HotUserModel

HotUserModel hotUserModel = null;

// 使用自定義加載器加載 HotUserModel

MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader();

Class aClass =myClassLoader.findClass("com.hot.deploy.model.HotUserModel");

Object o = aClass.newInstance();

System.out.println("普通 HotUserModel 使用的類加載器為：" + HotUserModel.class.getClassLoader());

System.out.println();

System.out.println("使用自動義類加載器的 HotUserModel 使用的加載器為：" + o.getClass().getClassLoader());

System.out.println();

// 以下語句賦值會報錯

hotUserModel = (HotUserModel) o;

}

運行后打印結果如下

通過打印的結果可以看到，相同的類無法強轉，?因為使用了不同的類加載器；

4、雙親委派加載機制

當類加載器在加載一個類的時候，它首先不會馬上去加載這個類，而是先把這個請求委派給父類去完成，而父類接受到加載請求的時候也不會馬上去加載這個類，而是在交給自己的父類去加載，每一個層次加載器都是如此，直到父類加載器無法加載的時候，子類才會自己去嘗試完成加載，我們的要實現(xiàn)的熱部署原理就是要打破雙親委派加載機制，直接由子類來加載；而不去請求父加載器；

加載流程如下

將自定義加載器掛載到應用程序加載器

應用程序加載器將類加載請求委托給擴展類加載器

擴展類加載器將類加載請求委托給啟動類加載器

啟動類加載器在加載路徑下查找并加載Class文件，如果未找到目標Class文件，則交由擴展類加載器加載；

擴展類加載器在加載路徑下未找到目標Class文件，交由應用程序類加載器加載

應用程序類加載器在加載路徑下未找到目標Class文件，交由自定義加載器加載

自定義加載器在加載路徑下未找到目標Class文件，拋出ClassNotFound異常

4.1、雙親委派的作用

1、通過以上的委托流程，雙親委派機制保障了類的唯一性，

2、保證核心.class不被篡改，即使被篡改也不會被加載，即使被加載也不會是同一個class對象，因為不同的加載器加載同一個.class也不是同一個Class對象。這樣則保證了Class的執(zhí)行安全。

5、全盤負責委托機制

當一個A加載器加載一個類的時候，除非顯式地使用另一個加載器B，否則該類的所有依賴和引用都使用這個A加載器； 也就是說，如果一個類 為User類，這個User類的加載器是AppClassLoader加載器加載的，那么這個User類下面的所有引用類的加載器都是AppClassLoader；

接下來測試一把，先創(chuàng)建一個自定義類加載器?MyClassLoader.java

package com;

import java.io.InputStream;

import java.net.URL;

public class MyClassLoader extends ClassLoader{

/**

* 加載class文件

* 重寫此方法的目的是為了能讓此方法被外部調用，父類的 findClass 是 protected 修飾的，只能被子類調用

* @param name 類的全類名 示例： com.xd.User

* @return

* @throws ClassNotFoundException

*/

@Override

public Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

try {

// 獲取class文件名稱 去掉包路徑

String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";

// 獲取文件輸入流

InputStream is = this.getClass().getResourceAsStream(fileName);

// 讀取字節(jié)

byte[] b = new byte[is.available()];

is.read(b);

// 將byte字節(jié)流解析成jvm能夠識別的Class對象

return defineClass(name, b, 0, b.length);

} catch (Exception e) {

throw new ClassNotFoundException();

}

}

}

用來創(chuàng)建對象的類 User.java

注意：在User的show方法里面創(chuàng)建了一個新的User對象，我們就是要測試這個新的User對象是否使用了全盤負責委托機制

package com;

public class User {

public void show(){

System.out.println("當前User使用的類加載器為："+this.getClass().getClassLoader());

User user = new User();

System.out.println("新的User對象使用的類加載器為："+user.getClass().getClassLoader());

}

}

創(chuàng)建main方法測試

public static void main(String[] args) throws Exception {

MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader();

Class aClass = myClassLoader.findClass("com.User");

// 實例化User對象

Object o = aClass.newInstance();

Method show = aClass.getDeclaredMethod("show");

// 執(zhí)行show方法

show.invoke(o);

}

運行后打印結果如下，很明顯，全盤負責委托機制生效了，用的都是自定義加載類加載的class對象；

當前User使用的類加載器為：com.MyClassLoader@1d44bcfa

新的User對象使用的類加載器為：com.MyClassLoader@1d44bcfa

Process finished with exit code 0

6、熱部署代碼

實現(xiàn)熱部署需要做2件事，一是打破雙親委派機制，二是使用全盤委托機制實現(xiàn)熱部署（廢話，默認是使用的）；廢話不多說，上代碼，需要注意的是，熱部署的代碼和上面5步的代碼沒有任何關系，請不要將其混淆

HotUserModel.java

package com.hot.deploy.model;

public class HotUserModel {

// 用戶名

private String userName="yexindong";

// 年齡

private Integer age = 18;

public void show(){

System.out.println("大家好，我叫："+userName+"，我的年齡是："+age);

System.out.println("當前使用的類加載器："+this.getClass().getClassLoader());

}

}

自定義類加載器? HotClassLoader.java

package com.hot.deploy;

import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.InputStream;

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

public class HotClassLoader extends ClassLoader{

// 項目目錄

private String projectPath;

// class的包路徑列表 格式： [com.xxx.App.class]

private List classList;

/**

*

* @param projectPath 項目絕對路徑

* @param classPaths class文件的完整路徑列表

* @throws IOException

*/

public HotClassLoader(String projectPath,String... classPaths) throws IOException {

// 空格解碼

this.projectPath = projectPath.replaceAll("%20"," ");

classList = new ArrayList();

// 掃描包路徑，并加載類，打破雙親委派機制

for (String classPath : classPaths) {

// 轉為路徑

classPath = classPath.replaceAll("\\.", "/");

// 空格解碼

classPath.replaceAll("%20"," ");

File file = new File(classPath);

readFile(file);

}

}

public void readFile(File file) throws IOException {

if (file.isDirectory()) {

for (File child : file.listFiles()) {

readFile(child);

}

} else {

// 加載類

String fileName = file.getName();

String suffix = fileName.substring(fileName.lastIndexOf(".")+1);

if(!"class".equals(suffix)){

return;

}

//將class文件轉為字節(jié)碼

InputStream inputStream = new FileInputStream(file);

byte[] classByte = new byte[(int)file.length()];

inputStream.read(classByte);

// 獲取全類名 com.xx.xx.class

String className = this.getClassName(file);

// 記錄已被加載過的class文件

classList.add(className);

// 加載class到jvm虛擬機

defineClass(className,classByte, 0,classByte.length);

}

}

/**

* 獲取全類名 com.xx.xx.class

* @param file

* @return

*/

public String getClassName(File file){

String className = file.getPath().replace(projectPath, "");

// 去掉.class

className = className.substring(1,className.indexOf("."));

// 將斜杠轉為.

className = className.replaceAll("/",".");

return className;

}

// 這個方法可改可不改

@Override

public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {

Class loadedClass = findLoadedClass(name);

if(loadedClass == null ){

if(classList.contains(name)){

throw new ClassNotFoundException("找不到類");

}

// 調用系統(tǒng)類加載器

loadedClass = getSystemClassLoader().loadClass(name);

}

return loadedClass;

// return super.loadClass(name);

}

}

Application.java

package com.hot.deploy;

import com.hot.deploy.model.HotUserModel;

import java.io.File;

import java.lang.reflect.Method;

public class Application {

public void showApplication(){

// 創(chuàng)建新對象，這個創(chuàng)建對象時使用的類加載器也是自定義的加載器

new HotUserModel().show();

}

/**

* 開始加載

* @param classLoader

* @throws Exception

*/

public static void start0(HotClassLoader classLoader) throws Exception {

// 加載當前類Application

Class aClass = classLoader.loadClass("com.hot.deploy.Application");

// 調用showApplication方法

Method show = aClass.getDeclaredMethod("showApplication");

Object o = aClass.newInstance();

Object invoke = show.invoke(o);

// 延時一秒

Thread.sleep(1000);

}

/**

* 使用死循環(huán)來重新加載class，每次循環(huán)加載的class都是new出來的新對象

* @throws Exception

*/

public static void run() throws Exception {

for(;;){

// 獲取項目的目錄

String projectPath = HotClassLoader.class.getResource("/").getPath().replaceAll("%20"," ");

projectPath = new File(projectPath).getPath();

// 使用自定義加載器加載所有的對象

HotClassLoader hotClassLoader = new HotClassLoader(projectPath, projectPath + "/com");

// 開始加載

start0(hotClassLoader);

}

}

}

創(chuàng)建一個啟動類來運行? MainApp.java

package com.hot.deploy;

public class MainApp {

/**

* 運行main 方法后，修改 HotUserModel 類的System.out.println()打印的內容，然后按一下右上角的綠色錘子（Build Project）就可以看到效果了

*

* 熱部署實現(xiàn)原理： 是因為打破了雙親委派機制 和 全盤委托 機制；

* @param args

* @throws Exception

*/

public static void main(String[] args) throws Exception {

Application.run();

}

}

先運行main方法，在運行的同時，先修改HotUserModel類的userName屬性

然后點擊idea 右上角的綠色的錘子進行手動編譯

編譯完成后，馬上就可以在控制臺看到修改的內容了

完

熱部署這塊確實有些晦澀難懂，但是只要認真學習，多去網(wǎng)上找找資料學習，總會茅塞頓開的，俗話說，難的不會，會的不難，說的就是這個道理，當你不知道的時候，你會覺得好復雜，當你學會之后會覺得也就那樣！也希望童鞋們不要停下學習的腳步，向著詩和遠方，我們一起出發(fā)！！

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