基于J2EE的模块热部署实现技术

高沈钢 傅启明

【摘 要】热部署技术可以提高项目部署效率、降低部署难度，在不中断系统服务的情况下更能提高用户的使用体验。文章总结了业界实现Java热部署的2种实现方式，并另辟蹊径地从项目模块的角度提出实现J2EE项目热部署的一种机制，最后展望了热部署的发展前景。

【关键词】J2EE；热部署；模块

【中图分类号】TP393.08 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）08-0023-03

0 引言

在国有大中型企业中，项目的运行和维护工作占据了很重要的一环，特别是发布新版本的部署工作，关系着系统的稳定运行，成为运行和维护工作的重中之重。J2EE目前在国企中得到了广泛应用，因此研究能简化部署步骤、缩短新版本发布时对外中断服务时间的J2EE热部署技术有着极其重要的意义。

1 Java热部署概念

J2EE追本溯源是Java，从技术层面讲，Java热部署指的是在不重启Java虚拟机的前提下，能自动侦测到class文件的变化并更新运行时class的行为。反映到项目上，就是不需要停止并重新启用Java程序（web服务器或者Java的应用），只需替换相应的Java资源（如jar包），就能使运行中的程序加载新的资源改变原有的业务逻辑。

2 Java热部署实现方式

受到Java虚拟机类装载机制和其语言本身的限制，目前业界的Java热部署技术的基本方案都是实现了自己的类加载器，在运行时再通过重新构造类加载后实现的。在此方案的基础上，实现方式可以大致分为2类。

2.1 遵照OSGI方式实现

OSGI（Open Service Gateway Initiative，Java动态模块化系统规范）是一个通用框架，著名的可扩展开发平台Eclipse（3.0以后）就是基于它实现的。OSGI框架划分为4个层次：L0运行环境、L1模块、L2生命周期管理、L3服务注册，为组件（Bundle）提供了一个标准环境。基于OSGI开发的组件可被动态安装、开启、关闭、更新和卸载，实现比较复杂。

2.2 基于J2EE容器特性实现

直接利用J2EE容器特性实现热部署，如weblogic的开发模式及其10.3.6以上版本实现的对热部署的支持。由于基于J2EE容器特性实现部署粒度较大（应用级），因此热部署时会出现session会话丢失和内存泄漏等问题，且不能做到真正的零间隔热部署。

3 基于模块实现的热部署

为了解决实现过于复杂而效率低下、受容器限制、session丢失和部署时停止服务等问题，江苏电力信息技术有限公司经过十多年的java项目开发经验的积累与探索，提出了一种基于模块的热部署实现技术。

3.1 技术核心

基于J2EE项目实现模块热部署的技术核心在于类装载器ClassLoader的几个基本特性。

（1）共享特性：此特性源于Java的双亲委派机制。ClassLoader有继承关系时，子类装载器载入类时可设置为优先搜索父装载器。因此，公用的非模块类可由父ClassLoader装载以达到子ClassLoader的共享。

（2）隔离特性：没有继承关系的ClassLoader之间，其互相的代码可看作是完全隔离的。这个特性保证了基于无继承关系的ClassLoader的模块互不影响。

（3）装载特性：作为对象的子ClassLoader可被父ClassLoader重新载入。老的子ClassLoader会被卸载，即当该子ClassLoader中所有关联的Object都不再被引用时，此时JVM在适当的时机就会对关联Object和ClassLoader进行垃圾回收。

（4）通信特性：在子ClassLoader中实例化出来的变量，可保存至父ClassLoader变量中。父ClassLo-

ader不能随意访问，只能通过类反射机制或转化为父ClassLoader中的一个类或接口进行访问。

3.2 基本原理

通过引入自实现的轻量级热部署工具包，将项目本身的应用作为热部署实现的容器，项目的业务模块则作为热部署的资源。热部署时，应用本身没变化，变化的只是需要替换业务逻辑的业务模块资源包。应用将对资源包进行重新加载与解释执行。

3.3 Java通用实现方式

通用实现方式定义与实现如下。

（1）定制类加载器（ConfigurableClassLoader）：用于动态指定Classpath和指定查找类顺序（如是否优先查找父Classloader），重新实现资源的载入机制。

（2）动态模块（DynamicModule）：一个动态模块对应一个热部署单元（即业务模块资源包）。包括了ConfigurableClassLoader和DynamicModuleCfg。

（3）动态模块配置器（DynamicModuleCfg）：用于动态模块的配置，主要包括对模块名、classpath、jar资源在部署包中的路径等信息的描述。

（4）动态模块管理器（CfgDynamicModuleMgr）：用于动态模块的管理，如动态模块的添加、停止、重新加载，同时提供所有对外的接口。

3.4 J2EE的实现方式

考虑到J2EE的多层架构，我们将热部署与J2EE深度融合后做出如下组件设计：定制类加载器、动态模块管理器、Bean容器管理器、MVC转发器。

图1中，定制类加载器、动态模块、动态模块管理器即通用实现中的概念。在基于J2EE项目的模块热部署实现中，动态模块包含MVC转发器和Bean容器管理器。其中，MVC转发器主要是Controller类，Bean容器主要管理J2EE项目中各种Service和Dao类及之间的依赖关系。热部署工具包中利用注解实现了MVC的URI映射、各种Bean的定义、实例化和相互的依赖关系，供动态模块使用。

3.5 模块热部署的优点

这种基于J2EE的模块热部署实现对比业界Java热部署实现具有如下优点。

（1）模块熱部署比基于J2EE容器特性的热部署颗粒度小，热部署过程中模块间互不影响，且不依赖于J2EE的容器特性。

（2）代码开发比遵照OSGI实现的方式更简单，减少了开发人员的学习成本；热部署工具包中各种常用功能的注解实现，更节约了开发成本。

（3）热部署工具包是一个轻量级的jar包，放入J2EE项目侵入性小，由工具包实现了热部署的模块管理控制台，可方便地进行热部署的管理工作。

4 结语

本文所述的基于J2EE项目的模块热部署技术，从开发角度来看，技术原理更容易理解且热部署代码简单可控。从运维角度来看，模块热部署迅速，对外无中断延迟，且系统会话保持不丢失。

在企业内使用该基于J2EE模块的热部署技术，可以避免停用服务更新版本的困扰，提高用户使用系统的体验，同时提高了部署效率、降低了部署的难度和对运维人员的技术要求。从企业长远发展的角度来看，使用该项技术更可以加快企业的技术积累，为自动化部署打下基础，提高企业的信息化开发与运维能力。

参 考 文 献

[1]周志明.深入理解JAVA虚拟机[M].第2版.北京：机械工业出版社，2013.

[2]许令波.深入分析Java Web技术内幕[M].北京：电子工业出版社，2014.

[3]李海骋.热部署技术的依赖修复问题研究[D].南京：南京大学，2015.

[责任编辑：钟声贤]