Java类中热替换的概念、设计与实现(3)

实现Java类的热替换

现在来介绍一下我们的实验方法，为了简单起见，我们的包为默认包，没有层次，并且省去了所有错误处理。要替换的类为Foo，实现很简单，仅包含一个方法sayHello：

public class Foo{   
    public void sayHello() {   
        System.out.println("hello world! (version one)");   
    }   
}  

在当前工作目录下建立一个新的目录swap，把编译好的Foo.class文件放在该目录中。接下来要使用我们前面编写的HotswapCL来实现该类的热替换。具体的做法为：我们编写一个定时器任务，每隔2秒钟执行一次。其中，我们会创建新的类加载器实例加载Foo类，生成实例，并调用sayHello方法。接下来，我们会修改Foo类中sayHello方法的打印内容，重新编译，并在系统运行的情况下替换掉原来的Foo.class，我们会看到系统会打印出更改后的内容。定时任务的实现如下（其它代码省略，请读者自行补齐）：

public void run(){   
    try {   
        // 每次都创建出一个新的类加载器  
        HowswapCL cl = new HowswapCL("../swap", new String[]{"Foo"});   
        Class clcls = cl.loadClass("Foo");   
        Object foo = cls.newInstance();   
 
        Method m = foo.getClass().getMethod("sayHello", new Class[]{});   
        m.invoke(foo, new Object[]{});   
      
    }  catch(Exception ex) {   
        ex.printStackTrace();   
    }   
}  

编译、运行我们的系统，会出现如下的打印：



图3.热替换前的运行结果

好，现在我们把Foo类的sayHello方法更改为：

public void sayHello() {   
    System.out.println("hello world! (version two)");   
}  

在系统仍在运行的情况下，编译，并替换掉swap目录下原来的Foo.class文件，我们再看看屏幕的打印，奇妙的事情发生了，新更改的类在线即时生效了，我们已经实现了Foo类的热替换。屏幕打印如下：



图4.热替换后的运行结果

敏锐的读者可能会问，为何不用把foo转型为Foo，直接调用其sayHello方法呢？这样不是更清晰明了吗？下面我们来解释一下原因，并给出一种更好的方法。如果我们采用转型的方法，代码会变成这样：Foofoo=(Foo)cls.newInstance();读者如果跟随本文进行试验的话，会发现这句话会抛出ClassCastException异常，为什么吗？因为在Java中，即使是同一个类文件，如果是由不同的类加载器实例加载的，那么它们的类型是不相同的。在上面的例子中cls是由HowswapCL加载的，而foo变量类型声名和转型里的Foo类却是由run方法所属的类的加载器（默认为AppClassLoader）加载的，因此是完全不同的类型，所以会抛出转型异常。

那么通过接口调用是不是就行了呢？我们可以定义一个IFoo接口，其中声名sayHello方法，Foo实现该接口。也就是这样：IFoofoo=(IFoo)cls.newInstance();本来该方法也会有同样的问题的，因为外部声名和转型部分的IFoo是由run方法所属的类加载器加载的，而Foo类定义中implementsIFoo中的IFoo是由HotswapCL加载的，因此属于不同的类型转型还是会抛出异常的，但是由于我们在实例化HotswapCL时是这样的：

HowswapCLcl=newHowswapCL("../swap",newString[]{"Foo"})； 

其中仅仅指定Foo类由HotswapCL加载，而其实现的IFoo接口文件会委托给系统类加载器加载，因此转型成功，采用接口调用的代码如下：

public void run(){   
    try {   
        HowswapCL cl = new HowswapCL("../swap", new String[]{"Foo"});   
        Class clcls = cl.loadClass("Foo");   
        IFoo foo = (IFoo)cls.newInstance();   
        foo.sayHello();   
    } catch(Exception ex) {   
        ex.printStackTrace();   
    }   
}  

确实，简洁明了了很多，在我们的实验中，每当定时器调度到run方法时，我们都会创建一个新的HotswapCL实例，在产品代码中，无需如此，仅当需要升级替换时才去创建一个新的类加载器实例。