漫画：Java如何实现热更新？

悠悠 2023-10-06 11:42 45阅读 0赞

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Arthas（阿尔萨斯）是 Alibaba 开源的一款 Java 诊断工具，使用它我们可以监控和排查 Java 程序，然而它还提供了非常实用的 Java 热更新功能。

所谓的 Java 热更新是指在不重启项目的情况下实现代码的更新与替换。使用它可以实现不停机更新 Java 程序，尤其是对那些启动非常耗时的 Java 项目来说，更是效果显著。

Arthas 的使用其实非常简单，它为我们提供了一个 Jar 包，我们只需要把这个 Jar 下载到本地，然后运行这个 Jar 包就可以正常使用它的功能了。

### Arthas 功能简述 ###

当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas 可以帮助你解决（来自官方）：

1.  这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？
2.  我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？
3.  遇到问题无法在线上 debug，难道只能通过加日志再重新发布吗？
4.  线上遇到某个用户的数据处理有问题，但线上同样无法 debug，线下无法重现！
5.  是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？
6.  有什么办法可以监控到JVM的实时运行状态？
7.  怎么快速定位应用的热点，生成火焰图？

Arthas 支持 JDK 6+，支持 Linux/Mac/Winodws，它采用命令行交互模式，同时提供丰富的 Tab 自动补全功能，进一步方便进行问题的定位和诊断。

### Arthas 使用 ###

Arthas 的使用步骤如下。

#### 步骤一：下载 Arthas ####

首先，我们先把 Arthas 的 Jar 包下载到本地，它的下载地址是：https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar

#### 步骤二：启动 Arthas ####

我们只需要使用普通的 jar 包启动命令：`java -jar arthas-boot.jar` 来启动 Arthas 即可，启动成功之后的运行界面如下：

![format_png 6][]

如上图所示则表示 Arthas 启动成功。

> 小贴士：当我们运行 java -jar arthas-boot.jar 命令时，首先需要先切换目录至该 jar 包的位置，才能正常的启动 Arthas。

#### 步骤三：运行 Arthas ####

当我们启动完 Arthas 之后，根据上图的提示，我们需要选择一个要调试的 Java 进程，例如我们输入“4”来监测我自己写的一个 Java 测试程序，执行结果如下：

![format_png 7][]

当出现 Arthas 的 logo 之后，表示 Arthas 正常加载了 Java 进程。

#### 步骤四：操作 Arthas ####

当 Arthas 加载 Java 进程成功之后，我们就可以输入相关的命令来查看相关的信息了。

假如我们把本地环境视为生产服务器，我们此时需要查看某个运行的 Java 程序是否为最新版的。

在没有 Arthas 之前，我们通常的步骤是这样的：

1.  找到相应的 jar 包（或者 war 包）；
2.  将 jar 包（或者 war 包）下载到本地；
3.  找出相应的类进行解压操作；
4.  然后将解压的 class 文件拖拽到 Java 编译器（Idea 或 Eclipse）中，查看是否为最新的代码。

但如果使用的是 Arthas，那么我们就可以直接通过反编译命令，将字节码编译为正常的 Java 代码，然后再确认是否为最新的代码即可。我们只需要执行 `jad` 命令即可，实现示例如下：

![format_png 8][]

这样我们就可以直接来查看这个发布的程序是否为最新版本了。

不仅如此，我们还可以使用 Arthas 来监测整个程序的运行情况，如下图所示：![format_png 9][]

我们还可以用 Arthas 来查看一些 JVM 的相关信息，如下图所示：

![format_png 10][]

更多 Arthas 的功能，请访问：https://alibaba.github.io/arthas/commands.html

### 热更新 Java 代码 ###

![format_png 11][]![format_png 12][]

假如我们原来的代码是这样的：

package com.example;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class App {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            while (true) { // 每两秒钟打印一条信息
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                sayHi();
            }
        }
    
        private static void sayHi() {
            // 需要修改的标识
            boolean flag = true;
            if (flag) {
                System.out.println("Hello,Java.");
            } else {
                System.out.println("Hello,Java中文社群.");
            }
        }
    }

我们现在想要把 `flag` 变量改为 `false` 就可以这样来做：

1.  使用 Arthas 的内存编译工具将新的 Java 代码编译为字节码；
2.  使用 Arthas 的 `redefine` 命令实现热更新。

#### 1.编译字节码 ####

首先，我们需要将新的 Java 代码编译为字节码，我们可以通过 Arthas 提供的 `mc` 命令实现，`mc` 是 Memory Compiler（内存编译器）的缩写。

实现示例如下：

[arthas@3478]$ mc /Users/admin/Desktop/App.java -d /Users/admin/Desktop
    Memory compiler output:
    /Users/admin/Desktop/com/example/App.class
    Affect(row-cnt:1) cost in 390 ms.

其中 `-d` 表示编译文件的存放位置。

> 小贴士：我们也可以使用 javac App.java 生成的字节码，它与此步骤执行的结果相同。

#### 2.执行热更新 ####

有了字节码文件之后，我们就可以使用 `redefine` 命令来实现热更新了，实现示例如下：

[arthas@51787]$ redefine /Users/admin/Desktop/com/example/App.class
    redefine success, size: 1

从上述结果可以看出，热更新执行成功，此时我们去控制台查看执行结果，如下图所示：

![format_png 13][]

这说明热更新执行确实成功了。

### Arthas 热更新注意事项 ###

使用热更新功能有一些条件限制，我们只能用它来修改方法内部的一些业务代码，如果我们出现了以下任意一种情况，那么热更新就会执行失败：

1.  增加类属性（类字段）；
2.  增加或删除方法；
3.  替换正在运行的方法。

最后一条我们需要单独说明一下，假如我们把上面的示例改为如下代码：

package com.example;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class App {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            while (true) { // 每两秒钟打印一条信息
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                boolean flag = true;
                if (flag) {
                    System.out.println("Hello,Java.");
                } else {
                    System.out.println("Hello,Java中文社群.");
                }
            }
        }
    }

那么此时我们再进行热更新操作修改 `flag` 的值，那么就会执行失败，因为我们替换的是正在运行中的方法，而我们正常示例中的代码之所以能成功，是因为我们在 `while` 无线循环中调用了另一个方法，而那个方法是被间歇性使用的，因此可以替换成功。

### 总结 ###

本文我们讲了 Arthas 的概念以及具体的使用流程，Arthas 其实就是一个普通的 Java 程序，我们可以使用 `java -jar arthas-boot.jar` 来启动它，然后再选择我们要操作的 Java 进程，这样就可以实现状态监控和其他操作。

文章的后半部分，我们介绍了 Arthas 的热更新功能，而热更新本质上只需要使用一个 `redefine` 命令来加载新的字节码文件就可以实现热更新了，但需要注意热更新不能替换正在运行的方法，它只能修改方法内部的业务代码，如果修改了类字段或者是更改了类方法，那么热更新就会执行失败。

最后的话原创不易，斥资找人画了漫画，看着老王认真的份上，点个「在看」再走呗，这是对我最大的支持与鼓励，谢谢！
    
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