自定义ClassLoader实现类的热加载

た入场券 2023-01-05 05:09 207阅读 0赞

**目录**

热加载逻辑

自定义ClassLoader

热加载类

类加载过程

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热加载简单来说就是在程序运行时可以重新加载之前经过编译转换后的类，Java并不支持热加载，因为我们编写的代码文件，也就是.java文件在加载前首先被Java编译器编译成.class文件，当程序执行需要使用到这个类时，会将它的.class文件加载到JVM里，通过类加载器读取这些.class文件后，转化成类实例，即可以生成类的对象。对于同一个类来说，JVM只会把它加载一次，加载完成后也不能把它删除掉，如果我们想要在运行过程中删掉这个类，替换一个新版本的class类，类加载器显然无法帮我们实现，但是，想要实现类热加载，可以重写ClassLoader，在里面写我们自己的替换逻辑。

## 热加载逻辑 ##

实现热加载我们可以创建一个自己的类加载器，继承自ClassLoader，然后重载findClass（）方法，加载我们需要进行热加载的类时，在提供的路径下面搜索，找到后使用自己的ClassLoader来创建类的对象。

### 自定义ClassLoader ###

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    	private String className;
    	
    	public MyClassLoader(String className) {
    		this.className = className;
    	}
    	
    	protected Class<?> findClass(String className) throws ClassNotFoundException {
    		Class clazz = this.findLoadedClass(className);
    		if(clazz == null) {
    			try {
    				String classFile = "F:/loader/MyLoader.class";
    				FileInputStream fis = new FileInputStream(classFile);
    				FileChannel fc = fis.getChannel();
    				ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
    				WritableByteChannel wbc = Channels.newChannel(baos);
    				ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
    				while(true) {
    					int data = fc.read(buffer);
    					if(data == 0 || data == -1) {
    						break;
    					}
    					buffer.flip();
    					wbc.write(buffer);
    					buffer.clear();
    				}
    				fis.close();
    				byte[] bytes = baos.toByteArray();
    				clazz = defineClass(className, bytes, 0, bytes.length);
    			} catch(FileNotFoundException e) {
    				e.printStackTrace();
    			} catch(IOException e) {
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		
    		return clazz;
    	}
    	
    }

findClass（）方法里首先我们根据类名查找这个需要热加载的类是否已经加载进JVM里了，如果没有才进行热加载，热加载里我们给出了类的路径，让程序在这里面查找，找到后将这个类文件以二进制数据流的形式读取保存到byte数组中，最后通过defineClass（）方法将byte数组转换成Class类型，返回出去，defineClass（）方法法可以将byte字节流解析成JVM能识别的Class，也就是上面的实现里，通过class文件的二进制数据流，转化成实例化的Class对象，这样我们的热加载方法就基本实现了，逻辑简单来说就是在指定路径下查找类并读取进来转化成Class。

### 热加载类 ###

自定义类加载器完成后，我们需要一个热加载类，为了测试需要我们就简单的在类里面定义一个方法做输出语句即可：

public class MyLoader {
        public void printSth() {
        	System.out.println("嗷呜");
        }
    }

最后写一个测试类实现热加载，也就是运行过程中可以动态替换类，它会在指定路径下搜索类来加载：

public class ClassHotSwap {
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		while(true) {
    			try {
    				MyClassLoader myLoader = new MyClassLoader("F:/loader/MyLoader.class");
    				Class cls = myLoader.loadClass("ClassLoad.MyLoader");
    				Object demo = cls.newInstance();
    				Method m = demo.getClass().getMethod("printSth", new Class[] {});
    				m.invoke(demo, new Object[] {});
    				Thread.sleep(2000);
    			} catch(Exception e) {
    				e.printStackTrace();
    				System.out.println("找不到类.");
    				try {
    					Thread.sleep(2000);
    				} catch(InterruptedException ex) {
    
    				}
    			}
    		}
    	}
    
    }

在测试类中，while(true)循环不停创建自定义类加载器对象并传入需要热替换类的路径，然后调用类加载器的loadClass（）方法将热加载类加载进来，这个方法接收到加载请求时会首先去缓存中查找这个类对象是否已经存在。加载完成后输出它里面的方法，最后sleep两秒时间，这样，程序运行中每隔两秒就会去路径下查找加载这个类，如果我们中途替换了这个.class文件，便能实现类的热替换：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RpbnplbmdUTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

可以看到，每次调用热加载类中的printSth（）方法做输出时，都会先重新加载这个类，当我们替换了路径下的.class文件后，程序能实现热加载，不会报错，证明我们加载进来的类被更新了。

## 类加载过程 ##

测试示例写完，最后来简单总结下类加载的机制，复习下JVM加载类的各个过程，可以让我们更好理解自定义ClassLoader热加载的逻辑。

Java代码经过编译器编译成.class文件后，类加载器将.class的二进制数据从外部加载到内存中，然后CPU从内存里读取这些指令和数据（.class文件里存放的就是Java代码转换后的JVM指令和数据），将这些静态数据放到JVM方法区中，生成一个java.lang.Class对象，这个Class对象代表的就是加载的类，相当于一个入口，访问这个类的入口，也可以通过它实现反射获得类中的如方法等数据结构。

上面这一段类加载过程，实现靠的是JVM类加载器，以及各个类加载器之间协作模式，双亲委派模式，如果一个类加载器收到加载申请，首先它会去请求自己的父类加载器，让父类加载器完成加载任务，如果父类加载器也存在上一级，那么这个请求会继续提交到上级，最后到达最顶层的启动类加载器，若父类加载器无法加载请求类，子类加载器才会自己尝试加载。那么在双亲委派模式下，热加载是如何实现的，可以看回上面的代码，自定义类加载器继承自ClassLoader，调用loadClass（）方法，这个方法去缓存中查找这个类对象如果存在就直接返回，查找的具体的方式之前的日志里说过，加载类从顶级开始往下加载，查找一个类是否被加载则从底下开始往上查找，通常顶级的启动类加载器负责的是一些核心类，如javax类，当父类加载器无法加载用户自己的类时，便交由回下层的加载器完成，此时调用我们自己的ClassLoader中findClass（）方法，这样的逻辑实现，符合JVM的双亲委派模式，也能完成自定义类的热加载。

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