基于J2EE的模塊熱部署實現技術

高沈鋼 傅啟明

【摘 要】熱部署技術可以提高項目部署效率、降低部署難度，在不中斷系統服務的情況下更能提高用戶的使用體驗。文章總結了業界實現Java熱部署的2種實現方式，并另辟蹊徑地從項目模塊的角度提出實現J2EE項目熱部署的一種機制，最后展望了熱部署的發展前景。

【關鍵詞】J2EE；熱部署；模塊

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

0 引言

在國有大中型企業中，項目的運行和維護工作占據了很重要的一環，特別是發布新版本的部署工作，關系著系統的穩定運行，成為運行和維護工作的重中之重。J2EE目前在國企中得到了廣泛應用，因此研究能簡化部署步驟、縮短新版本發布時對外中斷服務時間的J2EE熱部署技術有著極其重要的意義。

1 Java熱部署概念

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

2 Java熱部署實現方式

受到Java虛擬機類裝載機制和其語言本身的限制，目前業界的Java熱部署技術的基本方案都是實現了自己的類加載器，在運行時再通過重新構造類加載后實現的。在此方案的基礎上，實現方式可以大致分為2類。

2.1 遵照OSGI方式實現

OSGI（Open Service Gateway Initiative，Java動態模塊化系統規范）是一個通用框架，著名的可擴展開發平臺Eclipse（3.0以后）就是基于它實現的。OSGI框架劃分為4個層次：L0運行環境、L1模塊、L2生命周期管理、L3服務注冊，為組件（Bundle）提供了一個標準環境。基于OSGI開發的組件可被動態安裝、開啟、關閉、更新和卸載，實現比較復雜。

2.2 基于J2EE容器特性實現

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

3 基于模塊實現的熱部署

為了解決實現過于復雜而效率低下、受容器限制、session丟失和部署時停止服務等問題，江蘇電力信息技術有限公司經過十多年的java項目開發經驗的積累與探索，提出了一種基于模塊的熱部署實現技術。

3.1 技術核心

基于J2EE項目實現模塊熱部署的技術核心在于類裝載器ClassLoader的幾個基本特性。

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

（2）隔離特性：沒有繼承關系的ClassLoader之間，其互相的代碼可看作是完全隔離的。這個特性保證了基于無繼承關系的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，即當該子ClassLoader中所有關聯的Object都不再被引用時，此時JVM在適當的時機就會對關聯Object和ClassLoader進行垃圾回收。

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

ader不能隨意訪問，只能通過類反射機制或轉化為父ClassLoader中的一個類或接口進行訪問。

3.2 基本原理

通過引入自實現的輕量級熱部署工具包，將項目本身的應用作為熱部署實現的容器，項目的業務模塊則作為熱部署的資源。熱部署時，應用本身沒變化，變化的只是需要替換業務邏輯的業務模塊資源包。應用將對資源包進行重新加載與解釋執行。

3.3 Java通用實現方式

通用實現方式定義與實現如下。

（1）定制類加載器（ConfigurableClassLoader）：用于動態指定Classpath和指定查找類順序（如是否優先查找父Classloader），重新實現資源的載入機制。

（2）動態模塊（DynamicModule）：一個動態模塊對應一個熱部署單元（即業務模塊資源包）。包括了ConfigurableClassLoader和DynamicModuleCfg。

（3）動態模塊配置器（DynamicModuleCfg）：用于動態模塊的配置，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）動態模塊管理器（CfgDynamicModuleMgr）：用于動態模塊的管理，如動態模塊的添加、停止、重新加載，同時提供所有對外的接口。

3.4 J2EE的實現方式

考慮到J2EE的多層架構，我們將熱部署與J2EE深度融合后做出如下組件設計：定制類加載器、動態模塊管理器、Bean容器管理器、MVC轉發器。

圖1中，定制類加載器、動態模塊、動態模塊管理器即通用實現中的概念。在基于J2EE項目的模塊熱部署實現中，動態模塊包含MVC轉發器和Bean容器管理器。其中，MVC轉發器主要是Controller類，Bean容器主要管理J2EE項目中各種Service和Dao類及之間的依賴關系。熱部署工具包中利用注解實現了MVC的URI映射、各種Bean的定義、實例化和相互的依賴關系，供動態模塊使用。

3.5 模塊熱部署的優點

這種基于J2EE的模塊熱部署實現對比業界Java熱部署實現具有如下優點。

（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）代碼開發比遵照OSGI實現的方式更簡單，減少了開發人員的學習成本；熱部署工具包中各種常用功能的注解實現，更節約了開發成本。

（3）熱部署工具包是一個輕量級的jar包，放入J2EE項目侵入性小，由工具包實現了熱部署的模塊管理控制臺，可方便地進行熱部署的管理工作。

4 結語

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

在企業內使用該基于J2EE模塊的熱部署技術，可以避免停用服務更新版本的困擾，提高用戶使用系統的體驗，同時提高了部署效率、降低了部署的難度和對運維人員的技術要求。從企業長遠發展的角度來看，使用該項技術更可以加快企業的技術積累，為自動化部署打下基礎，提高企業的信息化開發與運維能力。

參 考 文 獻

[1]周志明.深入理解JAVA虛擬機[M].第2版.北京：機械工業出版社，2013.

[2]許令波.深入分析Java Web技術內幕[M].北京：電子工業出版社，2014.

[3]李海騁.熱部署技術的依賴修復問題研究[D].南京：南京大學，2015.

[責任編輯：鐘聲賢]