Spring Boot 如何熱載入 jar 實現動態外掛?

小程式開發發表於2022-07-12

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一、背景

動態外掛化程式設計是一件很酷的事情,能實現業務功能的  解耦 便於維護,另外也可以提升  可擴充套件性 隨時可以在不停伺服器的情況下擴充套件功能,也具有非常好的  開放性 除了自己的研發人員可以開發功能之外,也能接納第三方開發商按照規範開發的外掛。

常見的動態外掛的實現方式有  SPIOSGI 等方案,由於脫離了 Spring IOC 的管理在外掛中無法注入主程式的 Bean 物件,例如主程式中已經整合了 Redis 但是在外掛中無法使用。

本文主要介紹在 Spring Boot 工程中熱載入 jar 包並註冊成為 Bean 物件的一種實現思路,在動態擴充套件功能的同時支援在外掛中注入主程式的 Bean 實現功能更強大的外掛。

 

二、熱載入 jar 包

通過指定的連結或者路徑動態載入 jar 包,可以使用  URLClassLoader 的  addURL 方法來實現,樣例程式碼如下:

ClassLoaderUtil 類

public class ClassLoaderUtil {    public static ClassLoader getClassLoader(String url) {        try {
            Method method = URLClassLoader.class.getDeclaredMethod("addURL", URL.class);
            if (!method.isAccessible()) {
                method.setAccessible(true);
            }
            URLClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[]{}, ClassLoader.getSystemClassLoader());
            method.invoke(classLoader, new URL(url));            return classLoader;
        } catch (Exception e) {
            log.error("getClassLoader-error", e);            return null;
        }
    }
}

其中在建立  URLClassLoader 時,指定當前系統的 ClassLoader 為父類載入器  ClassLoader.getSystemClassLoader() 這步比較關鍵,用於打通主程式與外掛之間的 ClassLoader ,解決把外掛註冊進 IOC 時的各種 ClassNotFoundException 問題。

 

三、動態註冊 Bean

將外掛 jar 中載入的實現類註冊到 Spring 的 IOC 中,同時也會將 IOC 中已有的 Bean 注入進外掛中;分別在程式啟動時和執行時兩種場景下的實現方式。

3.1. 啟動時註冊 Bean

使用  ImportBeanDefinitionRegistrar 實現在 Spring Boot 啟動時動態註冊外掛的 Bean,樣例程式碼如下:

PluginImportBeanDefinitionRegistrar 類

public class PluginImportBeanDefinitionRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar {    private final String targetUrl = "file:/D:/SpringBootPluginTest/plugins/plugin-impl-0.0.1-SNAPSHOT.jar";    private final String pluginClass = "com.plugin.impl.PluginImpl";    @SneakyThrows
    @Override
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
        ClassLoader classLoader = ClassLoaderUtil.getClassLoader(targetUrl);
        Class<?> clazz = classLoader.loadClass(pluginClass);
        BeanDefinitionBuilder builder = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(clazz);
        BeanDefinition beanDefinition = builder.getBeanDefinition();
        registry.registerBeanDefinition(clazz.getName(), beanDefinition);
    }
}

 

3.2. 執行時註冊 Bean

程式執行時動態註冊外掛的 Bean 通過使用  ApplicationContext 物件來實現,樣例程式碼如下:

@GetMapping("/reload")public Object reload() throws ClassNotFoundException {
		ClassLoader classLoader = ClassLoaderUtil.getClassLoader(targetUrl);
		Class<?> clazz = classLoader.loadClass(pluginClass);
		springUtil.registerBean(clazz.getName(), clazz);
		PluginInterface plugin = (PluginInterface)springUtil.getBean(clazz.getName());		return plugin.sayHello("test reload");
}

SpringUtil 類

@Componentpublic class SpringUtil implements ApplicationContextAware {    private DefaultListableBeanFactory defaultListableBeanFactory;    private ApplicationContext applicationContext;    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {        this.applicationContext = applicationContext;
        ConfigurableApplicationContext configurableApplicationContext = (ConfigurableApplicationContext) applicationContext;        this.defaultListableBeanFactory = (DefaultListableBeanFactory) configurableApplicationContext.getBeanFactory();
    }    public void registerBean(String beanName, Class<?> clazz) {
        BeanDefinitionBuilder beanDefinitionBuilder = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(clazz);
        defaultListableBeanFactory.registerBeanDefinition(beanName, beanDefinitionBuilder.getRawBeanDefinition());
    }    public Object getBean(String name) {        return applicationContext.getBean(name);
    }
}

 

四、總結

本文介紹的外掛化實現思路通過  共用 ClassLoader 和  動態註冊 Bean 的方式,打通了外掛與主程式之間的類載入器和 Spring 容器,使得可以非常方便的實現外掛與外掛之間和外掛與主程式之間的  類互動,例如在外掛中注入主程式的 Redis、DataSource、呼叫遠端 Dubbo 介面等等。

但是由於沒有對外掛之間的  ClassLoader 進行  隔離 也可能會存在如類衝突、版本衝突等問題;並且由於 ClassLoader 中的 Class 物件無法銷燬,所以除非修改類名或者類路徑,不然外掛中已載入到 ClassLoader 的類是沒辦法動態修改的。

所以本方案比較適合外掛資料量不會太多、具有較好的開發規範、外掛經過測試後才能上線或釋出的場景。

 

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