Java 类的热替换 —— 概念、设计与实现

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-hotswapcls/index.html
Java 类的热替换 —— 概念、设计与实现
构建基于 Java 的在线升级系统
 
 
级别： 中级
孙 鸣
,
邓 辉
,
2010 年 1 月 14 日
对
于许多关键性业务或者庞大的 Java
系统来说，如果必须暂停系统服务才能进行系统升级，既会大大影响到系统的可用性，同时也增加了系统的管理和维护成本。因此，如果能够方便地在不停止系统业
务的情况下进行系统升级，则可以很好地解决上述问题。在本文中，我们将基于实例，对构建在线升级 Java
系统的基础技术和设计原则进行了深入的讲解。相信读者能够根据文中的技术构建出自己的在线升级系统来。
Java ClassLoader 技术剖析
在本文中，我们将不对 Java ClassLoader 的细节进行过于详细的讲解，而是关注于和构建在线升级系统相关的基础概念。关于 ClassLoader 的详细细节许多资料可以参考，有兴趣的读者可以自行研读。
要构建在线升级系统，一个重要的技术就是能够实现 Java 类的热替换 —— 也就是在不停止正在运行的系统的情况下进行类（对象）的升级替换。而 Java 的 ClassLoader 正是实现这项技术的基础。
在
Java 中，类的实例化流程分为两个部分：类的加载和类的实例化。类的加载又分为显式加载和隐式加载。大家使用 new
关键字创建类实例时，其实就隐式地包含了类的加载过程。对于类的显式加载来说，比较常用的是 Class.forName。其实，它们都是通过调用
ClassLoader 类的 loadClass 方法来完成类的实际加载工作的。直接调用 ClassLoader 的 loadClass
方法是另外一种不常用的显式加载类的技术。
图 1. Java 类加载器层次结构图


ClassLoader
在加载类时有一定的层次关系和规则。在 Java
中，有四种类型的类加载器，分别为：BootStrapClassLoader、ExtClassLoader、AppClassLoader
以及用户自定义的 ClassLoader。这四种类加载器分别负责不同路径的类的加载，并形成了一个类加载的层次结构。
BootStrapClassLoader
处于类加载器层次结构的最高层，负责 sun.boot.class.path 路径下类的加载，默认为 jre/lib 目录下的核心 API 或
-Xbootclasspath 选项指定的 jar 包。ExtClassLoader 的加载路径为 java.ext.dirs，默认为
jre/lib/ext 目录或者 -Djava.ext.dirs 指定目录下的 jar 包加载。AppClassLoader 的加载路径为
java.class.path，默认为环境变量 CLASS