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Java 类的热替换（Hotswap）

前情提要：

Tomcat类加载器以及应用间class隔离与共享

类加载器与类冲突

修改JSP文件实时生效的秘密

前面几篇文章里，描述了类加载器的类加载过程，以及多个类加载器之间如何协作的。然页，在Java 应用开发中，经常会有的一个问题，需要在应用正在运行的过程中，把一个新实现的功能加到class中，并且不能停止当前的应用运行。也就是说，要实现类的 热替换 ( Hotswap )。这一点，在Java Web应用中体现的更为明显，每次更新配置，更新class，都需要重新启动服务器，重新加载这些改动，这一过程相当耗时。

那为什么不在应用服务器运行时，或者说Java的应用运行过程中，把class替换后实时生效呢？

这一点，是和Class的生命周期密切相关的。

任何一个使用到的Class，都需要被classLoader加载到JVM中，这个加载的过程，又分为

defineClass
loadClass
resolveClass

即根据提供的不同形式的class文件的内容，转化成一个Class，对其进行加载，链接。

而所谓的hotswap，就是使用新的代码替换掉已经加载的这个Class中的内容。

我们这里使用Javassist来模拟类似的效果，通过动态的修改class内某个方法的内容，来实现热替换的效果。

Java 类的热替换（Hotswap）

基本步骤：

先定义一个接口，包含一个方法，该方法内的内容在后面用于热替换
定义一个接口的实现
在Servlet内接收页面上传入的参数，页面上的参数内容，则是具体上面接口定义方法及方法对应的方法体内容
在接收到参数后，根据参数内容，使用Javassist进行 热替换 的操作。

基本Javassist的代码大概是下面的样子：

ITemp test = new Temp(); // 声明一个接口

ClassPool pool = new ClassPool(true);

private ITemp hotswap(String str) {

String methodBody = null;

try {

//添加到classpath

pool.insertClassPath(new ClassClassPath(ITemp.class));

String className = "ITemp_" + UUID.randomUUID();

CtClass clazz = pool.makeClass(className);

clazz .setInterfaces(new CtClass[]{pool.get("com.xxxx.ITemp")});

methodBody = str;

clazz .addMethod(CtMethod.make(methodBody, clazz));

ITemp fun = (ITemp) clazz.toClass().newInstance();

calculatorClass.writeFile("d:/temp");

return fun;

} catch(Exception e) {

}

在用的过程中，接收到参数后，把hotswap方法返回的实例再指给test这个实例。然后test内对应方法的执行已经改成在页面上传入的逻辑。

原理

上面的是怎么样实现的呢？

其实，上面的替换，实质上，是重新生成了一个ITemp这个接口的实现类，然后我们在页面上定义的，是这个实现类的方法中的内容。然后我们的替换，是把一个实现类的引用改成另一个。

Java 类的热替换（Hotswap）

在更新Server中service的引用，指向新的实现，旧的会在引用请求执行完成后会被释放。

另外一个

这时，一定有同学提起JDK默认支持的 Agent，这种基于JVMTI的实现。但是，这里需要注意的是，此时使用的是Agent，如果使用其pre_main，那么支持的是Class的 defineClass执行前，对其进行所谓的增强或者是织入，类似于OpenJPA的Enhance和AJP的weave。

这种相当于是把class内容在读到内容之后修改了一下，然后传给classLoader进行defineClass。

而JVMTI在JDK1.6之后，支持的另外一种形式，是在应用已经部署启动之后，要进行类的改变的，使用的是agent_main方法，此时，需要对class进行 retransform 。像Java里一些常用的Profiler工具使用的就是这种，attach到已经启动的Java进程，对其进行retransform，例如Btrace。

这里的transform会调用Instrumention的RedefineClass，本质上是修改类的定义。我们以Btrace为例，来看他在背后做了什么。

我的Trace脚本内容如下：

@BTrace(unsafe=true)

public class TracingScript {

@OnMethod(clazz="com.xxx.WorkFun", method="myPrint")

public void sc() {

println("===========");

}

对于要监控的类WorkFun，我们看到，Btrace监控后，会类内新增一个方法$btrace$TracingScript$sc()

Java 类的热替换（Hotswap）

该方法就所做的就是我们在Trace脚本里定义的内容，比如上面，我们会在对应java方法执行时打印一行等号，其对应的方法jvm指令如下：

Java 类的热替换（Hotswap）

而这个方法是如何和我们自己要监控的方法联系起来的呢？就是在我们的监控方法第一行，增加了对于trace方法的调用。

Java 类的热替换（Hotswap）

其他热替换的内容，想起来再补充。

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Java 类的热替换（Hotswap）

原文 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI3MTEwODc5Ng==&mid=2650859317&idx=1&sn=5569785e1766356762c7cbae9b96fed4&chksm=f13298e6c64511f03894055143ccc816b8bd3b736bd018fee0905c6097bc2dcd1b9d2b6ff117

正文到此结束