Tomcat熱部署機制

 對于Java應用程序來說，熱部署就是在運行時更新Java類文件。在基于Java的應用服務器實現熱部署的過程中，類裝入器扮演著重要的角色。大多數基于Java的應用服務器，包括EJB服務器和Servlet容器，都支持熱部署。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實例，就可以將類再次裝入一個正在運行的應用程序。

我們知道，現在大多數的web服務器都支持熱部署，而對于熱部署的實現機制，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加載相應的jsp編譯后的class到JVM中。 通過動態修改內存中的字節碼，將修改過的class再次裝載到JVM中。

Classloader實現jsp的重新加載

Tomcat通過org.apache.jasper.servlet.JasperLoader實現了對jsp的加載，

下面做個測試：

1． 新建一個web工程，并編寫一個jsp頁面，在jsp頁面中輸出該頁面的classloader,.

2． 啟動web服務器，打開jsp頁面，我們可以看到后臺輸出，該jsp的classloader是JasperLoader的一個實例。

3． 修改jsp，保存并刷新jsp頁面，再次查看后臺輸出，此classloader實例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，對于每個jsp頁面tomcat都使用了一個獨立的classloader來裝載，每次修改完jsp后，tomcat都將使用一個新的classloader來裝載它。

關于如何使用自定義classloader來裝載一個class這里就不說了，相信網上都能找到，JSP屬于一次性消費，每次調用容器將創建一個新的實例，屬于用完就扔的那種，但是對于這種實現方式卻很難用于其它情況下，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來加載修改后的類是不現實的，單例類將在內存中產生多個實例，而且這種方式無法改變當前內存中已有實例的行為，當然，tomcat也沒通過該方式實現class文件的重新加載。

通過代理修改內存中class的字節碼

Tomcat中的class文件是通過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，對于被該classloader 加載的class文件，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來加載修改過的class了，而且對于有狀態的實例，之前該實例擁有的屬性和狀態都將保存，并在下次執行時擁有了新的class的邏輯，這就是熱部署的神秘之處（其實每個實例只是保存了該實例的狀態屬性，我們通過序列化對象就能看到對象中包含的狀態，最終的邏輯還是存在于class文件中）。

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

下面我們看一下如何通過代理修改內存中的class字節碼：

以下是一個簡單的熱部署代理實現類（代碼比較粗糙，也沒什么判斷）：

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("是否支持類的重定義："+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時或者初次加載時會調用，也就是說在class被再次加載時會被調用，   * 并且我們通過此方法可以動態修改class字節碼，實現類似代理之類的功能，具體方法可使用ASM或者javasist，   * 如果對字節碼很熟悉的話可以直接修改字節碼。   */  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("http://.","/");        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;  }}