在日常開發過程中，我們經常遇到臨時開發一些額外的功能（需要在Test介面中手動呼叫），每次都必須重新提交程式碼，打包釋出，無疑費時費力。
那麼有什麼方法可以跳過繁瑣的打包過程呢？
答案是有的，Java 從6開始提供了動態編譯API
Java Compiler
Java Compiler API，這是JDK6開始提供的標準API，提供了與javac對等的編譯功能，即動態編譯，文件地址
步驟
- 通過 Controller 介面，提交Java程式碼，程式碼統一實現Callable介面；
- 動態編譯Java程式碼為位元組碼；
- 使用類載入器載入編譯的位元組碼；
- 使用反射拿到類的後設資料資訊，執行call方法，完成對應的功能。
程式碼實現
public class ClassGenerator {
private String classRootDir;
public ClassGenerator() {
this(".");
}
public ClassGenerator(String classRootDir) {
this.classRootDir = classRootDir;
}
public Class<?> generate(String classFullName, String code, String jarFile) throws MalformedURLException, ClassNotFoundException {
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
JavaFileObject fileObject = new JavaSourceFromString(classFullName, code);
File root = new File(classRootDir);
if (!root.exists()) {
root.mkdirs();
}
String jars = getJars(jarFile);
Iterable<String> options = Arrays.asList("-d", classRootDir, "-cp", jars + File.pathSeparator + classRootDir);
Iterable<? extends JavaFileObject> compilationUnits = Arrays.asList(fileObject);
JavaCompiler.CompilationTask task = compiler.getTask(null, null, null, options, null, compilationUnits);
// 動態編譯
boolean success = task.call();
if (!success) {
return null;
}
SLogger.info("compile success root path = " + root.getPath());
URL[] urls = new URL[]{root.toURI().toURL()};
// 設定父類載入器
URLClassLoader classLoader = new URLClassLoader(urls, ClassGenerator.class.getClassLoader());
return Class.forName(classFullName, true, classLoader);
}
private String getJars(String jarFile) {
File file = new File(jarFile);
if (!file.exists()) {
return "";
}
StringBuilder builder = new StringBuilder();
for (File jar : Objects.requireNonNull(file.listFiles())) {
builder.append(jar.getPath()).append(File.pathSeparator);
}
return builder.toString();
}
}
複製程式碼public class JavaSourceFromString extends SimpleJavaFileObject {
private String code;
JavaSourceFromString(String name, String code) {
super(URI.create("string:///" + name.replace('.', '/') + Kind.SOURCE.extension), Kind.SOURCE);
this.code = code;
}
@Override
public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) {
return code;
}
}
複製程式碼public class DynamicCompile {
public static Object compileInvoke(String code, String classFullName) throws Throwable {
String root = DynamicCompile.class.getClassLoader().getResource("").getPath();
String jarFile = root.replace("/classes", "/lib");
ClassGenerator builder = new ClassGenerator(root);
Class<?> cls = builder.generate(classFullName, code, jarFile);
Object instance = cls.newInstance();
if (!(instance instanceof Callable)) {
throw new RuntimeException("only support Callable");
}
MethodType methodType = MethodType.methodType(Object.class);
MethodHandle methodHandle = MethodHandles.lookup().findVirtual(cls, "call", methodType);
return methodHandle.invoke(instance);
}
}
複製程式碼@RestController
@RequestMapping("/backend")
public class ExtendController {
@PostMapping("/extend")
public JSONResult executeByCode(@RequestParam("code") String code,
@RequestParam("class") String cls) {
if (StringUtils.isBlank(code)) {
return JSONResult.paramErrorResult("code is null");
}
if (StringUtils.isBlank(cls)) {
return JSONResult.paramErrorResult("class is null");
}
try {
Object invoke = DynamicCompile.compileInvoke(code, cls);
return JSONResult.okResult(invoke);
} catch (Exception e) {
SLogger.error(e.getMessage(), e);
return JSONResult.failureResult(e.getMessage());
}
}
/**
* Java 檔案提交
* @param java
* @param cls
* @return
* @throws IOException
*/
@PostMapping("/extend/java")
public JSONResult executeByJava(MultipartFile java,
@RequestParam("class") String cls) throws IOException {
if (java == null) {
return JSONResult.paramErrorResult("java is null");
}
if (StringUtils.isBlank(cls)) {
return JSONResult.paramErrorResult("class is null");
}
byte[] bytes = java.getBytes();
String code = new String(bytes);
try {
Object invoke = DynamicCompile.compileInvoke(code, cls);
return JSONResult.okResult(invoke);
} catch (Exception e) {
SLogger.error(e.getMessage(), e);
return JSONResult.failureResult(e.getMessage());
}
}
}
複製程式碼熱更新
這樣基本上可以實現我們的需求了，但是如果想要實現通過替換class檔案來動態修復線上Bug，會發現並沒有生效，執行的還是原來的結果，這是因為 Java 的類載入是存在快取的，程式碼有刪減：
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
// 先檢查快取是否載入過
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
// 未載入過委託父類載入
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
// 載入類資訊
if (c == null) {
c = findClass(name);
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
複製程式碼有什麼辦法可以跳過快取呢？是否可以主動解除安裝類呢？Java 沒有提供對應的API，只能通過自定義類載入器實現。
思路：通過 Map 快取類的最新修改時間，每次載入的時候檢查 class 檔案的修改時間是否和快取一致，不一樣則重新載入。
類生命週期
類從被載入到虛擬機器記憶體中開始，到解除安裝出記憶體為止，它的整個生命週期包括：載入（Loading）、驗證（Verification）、準備(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和解除安裝(Unloading)7個階段。其中準備、驗證、解析3個部分統稱為連線（Linking）
JVM中的Class只有滿足以下三個條件，才能被GC回收，也就是該Class被解除安裝（unload）：
- 該類所有的例項都已經被GC。
- 載入該類的ClassLoader例項已經被GC。
- 該類的java.lang.Class物件沒有在任何地方被引用。
類載入機制
Java 類載入機制是“雙親委派”模型，即優先讓父ClassLoader去載入。
Java 預設使用以下三種類載入器：
- 啟動類載入器（Bootstrap ClassLoader）：這個載入器是Java虛擬機器實現的一部分，不是Java語言實現的，一般是C++實現的，它負責載入Java的基礎類，主要是<JAVA_HOME>/lib/rt.jar，我們日常用的Java類庫比如String、ArrayList等都位於該包內。
- 擴充套件類載入器（Extension ClassLoader）：這個載入器的實現類是sun.misc.Laun-cher$ExtClassLoader，它負責載入Java的一些擴充套件類，一般是<JAVA_HOME>/lib/ext目錄中的jar包。
- 應用程式類載入器（Application ClassLoader）：這個載入器的實現類是sun.misc. Launcher$AppClassLoader，它負責載入應用程式的類，包括自己寫的和引入的第三方法類庫，即所有在類路徑中指定的類。
這三個類載入器有一定的關係，可以認為是父子關係，Application ClassLoader的父親是Extension ClassLoader, Extension的父親是Bootstrap ClassLoader。注意不是父子繼承關係，而是父子委派關係，子ClassLoader有一個變數parent指向父ClassLoader，在子Class-Loader載入類時，一般會首先通過父ClassLoader載入，具體來說，在載入一個類時，基本過程是：
- 判斷是否已經載入過了，載入過了，直接返回Class物件，一個類只會被一個Class-Loader載入一次。
- 如果沒有被載入，先讓父ClassLoader去載入，如果載入成功，返回得到的Class物件。
- 在父ClassLoader沒有載入成功的前提下，自己嘗試載入類。
注意，不同類載入器載入同一類的得到的Class物件是不同的，Tomcat 通過 WebappClassLoader 隔離不同的web應用。
需要說明的是，Java 9引入了模組的概念。在模組化系統中，類載入的過程有一些變化，擴充套件類的目錄被刪除掉了，原來的擴充套件類載入器沒有了，增加了一個平臺類載入器（Platform Class Loader），角色類似於擴充套件類載入器，它分擔了一部分啟動類載入器的職責，另外，載入的順序也有一些變化。
總結：
使用動態編譯可以在不打包編譯重啟整個應用的情況下，實現功能的擴充套件，結合自定義類載入器，可以替換已載入過的類，實現線上Bug的修復，不過需要替換Tomcat 預設的類載入器 WebappClassLoader 此外不適合API這樣的多節點，需要其他手段來保證程式碼提交到各個節點