Java服务器热部署的实现原理

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    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:

    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:

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    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:

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    1. public ClassLoader createClassLoader(ClassLoader parentClassLoader, String… folders) {

    2. List jarsToLoad = new ArrayList();

    3. for (String folder : folders) {
    4. List 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:

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    1. TestApplication1name >
    2. com.ijavaboy.app.TestApplication1file >
    3. app>
    4. TestApplication2name >
    5. com.ijavaboy.app.TestApplication2file >
    6. app>
    7. 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:

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    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:

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    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:

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    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:

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    1. TestApplication1name >
    2. com.ijavaboy.app.TestApplication1file >
    3. 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:

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    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。

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    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:

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    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:

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    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。

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