关于spring:Spring-Loaded代码热更新实践和原理分析-京东云技术团队

1、引言

开发者在编码效率和疾速迭代中的痛点场景包含：

1. 批改代码后，须要频繁重启利用，导致开发效率低下；
2. 实时调试时，不能立刻看到代码批改的后果；
3. 大型项目中，重启的工夫老本较高。

针对这些问题，本文将深入探讨如何利用 Spring Loaded 热更新技术进步开发效率，缩小编译和重启工夫。剖析 Spring Loaded 的热更新原理，以及理论利用过程中所需的操作和注意事项。

2、框架简介

Spring Loaded is a JVM agent for reloading class file changes whilst a JVM is running. It transforms classes at loadtime to make them amenable to later reloading. Unlike ‘hot code replace’ which only allows simple changes once a JVM is running (e.g. changes to method bodies), Spring Loaded allows you to add/modify/delete methods/fields/constructors. The annotations on types/methods/fields/constructors can also be modified and it is possible to add/remove/change values in enum types.

Spring Loaded 是一个 JVM 代理，能够在 JVM 运行时从新加载类文件的更改。它会在加载时转换类，以便稍后从新加载。与“热代码替换”只容许在 JVM 运行时进行简略更改（例如更改办法体）不同，Spring Loaded 容许您增加 / 批改 / 删除办法 / 字段 / 构造函数。还能够批改类型 / 办法 / 字段 / 构造函数上的注解，并且能够增加 / 删除 / 更改枚举类型中的值。

3、如何应用

3.1 下载 Agent 插件

https://repo1.maven.org/maven2/org/springframework/springloaded/1.2.8.RELEASE/springloaded-1.2.8.RELEASE.jar

3.2 引入 Agent 插件

在 jvm 的启动命令中增加以下参数

-javaagent:/Users/you/runtime/springloaded-1.2.8.RELEASE.jar -noverify

3.3 批改并从新编译

批改代码后执行 Build->Recompile 命令，能够看到在 class reloaded 实现后，程序的运行逻辑产生了变动

4、原理剖析

4.1 代码编译剖析

先来看一段源代码，这是一个 RpcService 类，定义了 target 字段、targetStatic 动态字段和 say 办法，当初咱们编译它。

public class RpcService {
    private String target = "rpc";
    private static String targetStatic = "rpc static";
    public String say() {return "RpcService say hello SpringLoaded" + target;}
}

SpringLoaded 对类编译后增加了一些跟踪记录字段，增加办法拦挡判断。

public static ReloadableType r$type = TypeRegistry.getReloadableType(0, 1);

public transient ISMgr r$fields;

public static final SSMgr r$sfields;

public String hello() {if (r$type.changed(0) == 1) {return r$type.fetchLatest()).say(this);
    }
    String targetNew = TypeRegistry.instanceFieldInterceptionRequired(1, "target") ? (String)r$get(this, "target") : this.target;
    return "RpcService say hello SpringLoaded" + targetNew;
}

咱们能够在代码运行时，应用 getDeclaredField、getDeclaredMethod 等函数在运行时获取类成员、办法信息，此时能够看到加强后的类多了如下字段和办法。

在编译后的代码中，咱们能够看到 RpcService 类蕴含了一些新的字段和办法，这些都是 Spring Loaded 框架减少的。

•r$type 是一个动态变量，其类型为 ReloadableType。这个字段用于示意以后类的可重载类型，它蕴含了以后类的最新字节码和其余相干信息。

• r$get、r$set 办法是用于获取实例字段的值的办法，解决字段的拦挡和替换。
• ___clinit___办法是用于执行类的动态初始化块的办法。
• ___init___() 办法是用于解决类的构造函数的办法。
• 在 say() 办法中减少了一个代码片段用于判断类是否产生了变更，如果变更了，则调用最新的可重载类型中的 say() 办法获取后果。否则，继续执行原有的办法体。在办法体中，也减少了一个代码片段用于判断本地变量是否须要拦挡，如果须要，则应用 r$get() 办法获取非动态变量 traget 的值，并用它替换原有的变量值。

4.2 运行过程剖析

1、在应用程序启动时，Spring Loaded 在指标类门路中查找所有的类，并在 ClassPreProcessor 中应用自定义类加载器加载这些类，从新定义后存入 TypeRegistry，用于缓存、变更比照和依赖关系保护。

2、注册一个文件变动监听器 FileChangeListener，当一个类文件被批改后，Spring Loaded 会检测到这个变动，并从新加载该类文件。

3、当一个类被从新加载时，Spring Loaded 会尝试比照类的签名和继承关系没有扭转，如果新的类定义与之前的类定义兼容，那么 Spring Loaded 会更新应用程序中的对象援用，以指向新的类定义。

5、总结

Spring-loaded 应用 Java 的 Instrumentation API 在 JVM 启动时指定 Agent，使它可能在指标类加载之前进行拦挡，并将指标类的字节码通过 ASM 库解析成形象语法树（AST），而后对 AST 进行批改。批改的内容包含减少、删除、替换办法，批改办法体，增加字段等，最终替换指标类，扭转其逻辑，实现对代码的热更新。

6、扩大内容

•Jrebel 也能够实现相似热更新性能，并且它更高效、稳固。jrebel 官网

•Spring-boot-devtools 也能够晋升开发速度，然而它的计划更像是热重启。Spring Boot Devtools Restarter 原理

•如何本人实现一个热更新性能呢？思路大同小异，实现各有千秋。如何本人实现一个热加载？如何定义本人的类加载器？

作者：京东批发 程啸

起源：京东云开发者社区