基于J2EE的模塊熱部署實(shí)現(xiàn)技術(shù)

高沈鋼 傅啟明

【摘 要】熱部署技術(shù)可以提高項(xiàng)目部署效率、降低部署難度，在不中斷系統(tǒng)服務(wù)的情況下更能提高用戶的使用體驗(yàn)。文章總結(jié)了業(yè)界實(shí)現(xiàn)Java熱部署的2種實(shí)現(xiàn)方式，并另辟蹊徑地從項(xiàng)目模塊的角度提出實(shí)現(xiàn)J2EE項(xiàng)目熱部署的一種機(jī)制，最后展望了熱部署的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】J2EE；熱部署；模塊

【中圖分類號】TP393.08 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）08-0023-03

0 引言

在國有大中型企業(yè)中，項(xiàng)目的運(yùn)行和維護(hù)工作占據(jù)了很重要的一環(huán)，特別是發(fā)布新版本的部署工作，關(guān)系著系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，成為運(yùn)行和維護(hù)工作的重中之重。J2EE目前在國企中得到了廣泛應(yīng)用，因此研究能簡化部署步驟、縮短新版本發(fā)布時(shí)對外中斷服務(wù)時(shí)間的J2EE熱部署技術(shù)有著極其重要的意義。

1 Java熱部署概念

J2EE追本溯源是Java，從技術(shù)層面講，Java熱部署指的是在不重啟Java虛擬機(jī)的前提下，能自動(dòng)偵測到class文件的變化并更新運(yùn)行時(shí)class的行為。反映到項(xiàng)目上，就是不需要停止并重新啟用Java程序（web服務(wù)器或者Java的應(yīng)用），只需替換相應(yīng)的Java資源（如jar包），就能使運(yùn)行中的程序加載新的資源改變原有的業(yè)務(wù)邏輯。

2 Java熱部署實(shí)現(xiàn)方式

受到Java虛擬機(jī)類裝載機(jī)制和其語言本身的限制，目前業(yè)界的Java熱部署技術(shù)的基本方案都是實(shí)現(xiàn)了自己的類加載器，在運(yùn)行時(shí)再通過重新構(gòu)造類加載后實(shí)現(xiàn)的。在此方案的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)方式可以大致分為2類。

2.1 遵照OSGI方式實(shí)現(xiàn)

OSGI（Open Service Gateway Initiative，Java動(dòng)態(tài)模塊化系統(tǒng)規(guī)范）是一個(gè)通用框架，著名的可擴(kuò)展開發(fā)平臺Eclipse（3.0以后）就是基于它實(shí)現(xiàn)的。OSGI框架劃分為4個(gè)層次：L0運(yùn)行環(huán)境、L1模塊、L2生命周期管理、L3服務(wù)注冊，為組件（Bundle）提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。基于OSGI開發(fā)的組件可被動(dòng)態(tài)安裝、開啟、關(guān)閉、更新和卸載，實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。

2.2 基于J2EE容器特性實(shí)現(xiàn)

直接利用J2EE容器特性實(shí)現(xiàn)熱部署，如weblogic的開發(fā)模式及其10.3.6以上版本實(shí)現(xiàn)的對熱部署的支持。由于基于J2EE容器特性實(shí)現(xiàn)部署粒度較大（應(yīng)用級），因此熱部署時(shí)會出現(xiàn)session會話丟失和內(nèi)存泄漏等問題，且不能做到真正的零間隔熱部署。

3 基于模塊實(shí)現(xiàn)的熱部署

為了解決實(shí)現(xiàn)過于復(fù)雜而效率低下、受容器限制、session丟失和部署時(shí)停止服務(wù)等問題，江蘇電力信息技術(shù)有限公司經(jīng)過十多年的java項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的積累與探索，提出了一種基于模塊的熱部署實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

3.1 技術(shù)核心

基于J2EE項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)模塊熱部署的技術(shù)核心在于類裝載器ClassLoader的幾個(gè)基本特性。

（1）共享特性：此特性源于Java的雙親委派機(jī)制。ClassLoader有繼承關(guān)系時(shí)，子類裝載器載入類時(shí)可設(shè)置為優(yōu)先搜索父裝載器。因此，公用的非模塊類可由父ClassLoader裝載以達(dá)到子ClassLoader的共享。

（2）隔離特性：沒有繼承關(guān)系的ClassLoader之間，其互相的代碼可看作是完全隔離的。這個(gè)特性保證了基于無繼承關(guān)系的ClassLoader的模塊互不影響。

（3）裝載特性：作為對象的子ClassLoader可被父ClassLoader重新載入。老的子ClassLoader會被卸載，即當(dāng)該子ClassLoader中所有關(guān)聯(lián)的Object都不再被引用時(shí)，此時(shí)JVM在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)就會對關(guān)聯(lián)Object和ClassLoader進(jìn)行垃圾回收。

（4）通信特性：在子ClassLoader中實(shí)例化出來的變量，可保存至父ClassLoader變量中。父ClassLo-

ader不能隨意訪問，只能通過類反射機(jī)制或轉(zhuǎn)化為父ClassLoader中的一個(gè)類或接口進(jìn)行訪問。

3.2 基本原理

通過引入自實(shí)現(xiàn)的輕量級熱部署工具包，將項(xiàng)目本身的應(yīng)用作為熱部署實(shí)現(xiàn)的容器，項(xiàng)目的業(yè)務(wù)模塊則作為熱部署的資源。熱部署時(shí)，應(yīng)用本身沒變化，變化的只是需要替換業(yè)務(wù)邏輯的業(yè)務(wù)模塊資源包。應(yīng)用將對資源包進(jìn)行重新加載與解釋執(zhí)行。

3.3 Java通用實(shí)現(xiàn)方式

通用實(shí)現(xiàn)方式定義與實(shí)現(xiàn)如下。

（1）定制類加載器（ConfigurableClassLoader）：用于動(dòng)態(tài)指定Classpath和指定查找類順序（如是否優(yōu)先查找父Classloader），重新實(shí)現(xiàn)資源的載入機(jī)制。

（2）動(dòng)態(tài)模塊（DynamicModule）：一個(gè)動(dòng)態(tài)模塊對應(yīng)一個(gè)熱部署單元（即業(yè)務(wù)模塊資源包）。包括了ConfigurableClassLoader和DynamicModuleCfg。

（3）動(dòng)態(tài)模塊配置器（DynamicModuleCfg）：用于動(dòng)態(tài)模塊的配置，主要包括對模塊名、classpath、jar資源在部署包中的路徑等信息的描述。

（4）動(dòng)態(tài)模塊管理器（CfgDynamicModuleMgr）：用于動(dòng)態(tài)模塊的管理，如動(dòng)態(tài)模塊的添加、停止、重新加載，同時(shí)提供所有對外的接口。

3.4 J2EE的實(shí)現(xiàn)方式

考慮到J2EE的多層架構(gòu)，我們將熱部署與J2EE深度融合后做出如下組件設(shè)計(jì)：定制類加載器、動(dòng)態(tài)模塊管理器、Bean容器管理器、MVC轉(zhuǎn)發(fā)器。

圖1中，定制類加載器、動(dòng)態(tài)模塊、動(dòng)態(tài)模塊管理器即通用實(shí)現(xiàn)中的概念。在基于J2EE項(xiàng)目的模塊熱部署實(shí)現(xiàn)中，動(dòng)態(tài)模塊包含MVC轉(zhuǎn)發(fā)器和Bean容器管理器。其中，MVC轉(zhuǎn)發(fā)器主要是Controller類，Bean容器主要管理J2EE項(xiàng)目中各種Service和Dao類及之間的依賴關(guān)系。熱部署工具包中利用注解實(shí)現(xiàn)了MVC的URI映射、各種Bean的定義、實(shí)例化和相互的依賴關(guān)系，供動(dòng)態(tài)模塊使用。

3.5 模塊熱部署的優(yōu)點(diǎn)

這種基于J2EE的模塊熱部署實(shí)現(xiàn)對比業(yè)界Java熱部署實(shí)現(xiàn)具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）模塊熱部署比基于J2EE容器特性的熱部署顆粒度小，熱部署過程中模塊間互不影響，且不依賴于J2EE的容器特性。

（2）代碼開發(fā)比遵照OSGI實(shí)現(xiàn)的方式更簡單，減少了開發(fā)人員的學(xué)習(xí)成本；熱部署工具包中各種常用功能的注解實(shí)現(xiàn)，更節(jié)約了開發(fā)成本。

（3）熱部署工具包是一個(gè)輕量級的jar包，放入J2EE項(xiàng)目侵入性小，由工具包實(shí)現(xiàn)了熱部署的模塊管理控制臺，可方便地進(jìn)行熱部署的管理工作。

4 結(jié)語

本文所述的基于J2EE項(xiàng)目的模塊熱部署技術(shù)，從開發(fā)角度來看，技術(shù)原理更容易理解且熱部署代碼簡單可控。從運(yùn)維角度來看，模塊熱部署迅速，對外無中斷延遲，且系統(tǒng)會話保持不丟失。

在企業(yè)內(nèi)使用該基于J2EE模塊的熱部署技術(shù)，可以避免停用服務(wù)更新版本的困擾，提高用戶使用系統(tǒng)的體驗(yàn)，同時(shí)提高了部署效率、降低了部署的難度和對運(yùn)維人員的技術(shù)要求。從企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的角度來看，使用該項(xiàng)技術(shù)更可以加快企業(yè)的技術(shù)積累，為自動(dòng)化部署打下基礎(chǔ)，提高企業(yè)的信息化開發(fā)與運(yùn)維能力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]周志明.深入理解JAVA虛擬機(jī)[M].第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]許令波.深入分析Java Web技術(shù)內(nèi)幕[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[3]李海騁.熱部署技術(shù)的依賴修復(fù)問題研究[D].南京：南京大學(xué)，2015.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]