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          Wicket1.3中Class熱加載--揭秘篇

           

          在文章《Wicket1.3中Class熱加載--使用篇》中,展示了如何使用Wicket1.3提供的ReloadingWicketFilter來動態加載修改后的類(包括修改了簽名的類),從而實現高效開發。但在該文章中,只是給出了如何使用該功能的說明,而本篇文章將明確解析Wicket1.3類熱加載魔法的奧秘所在。

          在上一篇文章中,是通過修改Wicket項目中web.xml文件,將其中的

          org.apache.wicket.protocol.http.WicketFilter

          全部替換成

          org.apache.wicket.protocol.http.ReloadingWicketFilter

          從而開啟了Wicket類熱加載的功能。那么為了探究其魔法奧秘,入手點自然就選擇ReloadingWicketFilter這個類了。

          先來看一下ReloadingWicketFilter的代碼,驚人的少:

          public class ReloadingWicketFilter extends WicketFilter

          {

          private ReloadingClassLoader reloadingClassLoader;

          /**

           * Instantiate the reloading class loader

           */

          public ReloadingWicketFilter()

          {

          // Create a reloading classloader

          reloadingClassLoader = new ReloadingClassLoader(getClass().getClassLoader());

          }

          /**

           * @see org.apache.wicket.protocol.http.WicketFilter#getClassLoader()

           */

          protected ClassLoader getClassLoader()

          {

          return reloadingClassLoader;

          }

          /**

           * @see org.apache.wicket.protocol.http.WicketFilter#init(javax.servlet.FilterConfig)

           */

          public void init(final FilterConfig filterConfig) throws ServletException

          {

          reloadingClassLoader.setListener(new IChangeListener()

          {

          public void onChange()

          {

          // Remove the ModificationWatcher from the current reloading class loader

          reloadingClassLoader.destroy();

          /*

           * Create a new classloader, as there is no way to clear a ClassLoader's cache. This

           * supposes that we don't share objects across application instances, this is almost

           * true, except for Wicket's Session object.

           */

          reloadingClassLoader = new ReloadingClassLoader(getClass().getClassLoader());

          try

          {

          init(filterConfig);

          }

          catch (ServletException e)

          {

          Throw new RuntimeException(e);

          }

          }

          });

          super.init(filterConfig);

          }

          }

          其中最引人注目的就是那個ReloadingClassLoader,再打開WicketFilter類中,很容易找到以下代碼,它表示使用自定義的ClassLoader來加載類。

          final ClassLoader newClassLoader = getClassLoader();

          Thread.currentThread().setContextClassLoader(newClassLoader);

          而ReloadingWicketFilter則是重載了getClassLoader方法,以返回了自定義的ReloadingClassLoader。也就是說Wicket的魔法其實是使用了一個自定義的ReloadingClassLoader來實現類的熱加載(包括對簽名被修改的類)。為了讓大家更清楚理解Wicket這一方法以,在分析ReloadingClassLoader之前,先來簡單的過一下JVM的類加載機制。

          在JDK1.2以后,JVM在加載類時默認采用的是雙親委機制(早期的類加載機制存在安全漏洞)。通俗的講,就是某個特定的類加載器在接到加載類的請求時,首先將加載任務委托給父類加載器,依次遞歸,所有 ClassLoaders 的根是系統 ClassLoader,它會以缺省方式裝入類本地文件系統加載(可能是Jar包,也可能是Class文件),如果父類加載器可以完成類加載任務,就成功返回加載后的類但如果父類加載器無法完成此加載任務時,那么這個特定的類加載才自己去加載指定名稱的類這樣的雙親委機制可以保證象java.io.*這種基礎類庫的內容一定是被系統ClassLoader加載,從而保證類加載的安全性。

          下面是雙親委派機制的示意圖:

          實例分析Web應用下的類加載順序:

          為了更好的方便大家理解類的加載機制,并說明Wicket如何使用自定義的ClassLoader來加載更改后的類,下面將有一個簡單的實例來說明。

          首先將前一篇文章中的HelloWorld代碼修改為:

          public class HelloWorld extends WicketExamplePage

          {

          /**

           * Constructor

           */

          public HelloWorld()

          {

          ClassLoader classLoader = this.getClass().getClassLoader();

          while (null != classLoader) 

          {

          System.err.println("loader   " + classLoader.hashCode()+"   "+classLoader.getClass());

          classLoader = classLoader.getParent();

          }

          add(new Label("message""New Hello World!"));

          }

          }

          修改以后的代碼,可以在對象被創建時,輸出HelloWorld類的ClassLoader及其父ClassLoader,接下來恢復web.xml文件中的filter為WicketFilter,不使用RelodingWicketFilter,從而觀察原先的Class加載順序,得到的結果為:

          loader   2011334   class org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader

          loader   19608393   class org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader

          loader   13756574   class org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader

          loader   26726999   class sun.misc.Launcher$AppClassLoader

          loader   7494106   class sun.misc.Launcher$ExtClassLoader

          接下來仍然按照上一篇文章中的操作修改web.xml,使用RelodingWicketFilter,開啟Wicket類的熱加載功能。再看一下輸出結果:

          loader   8310913   class org.apache.wicket.application.ReloadingClassLoader

          loader   2011334   class org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader

          loader   19608393   class org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader

          loader   13756574   class org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader

          loader   26726999   class sun.misc.Launcher$AppClassLoader

          loader   7494106   class sun.misc.Launcher$ExtClassLoader

          可見通過代碼

          final ClassLoader newClassLoader = getClassLoader();

          Thread.currentThread().setContextClassLoader(newClassLoader);

          ReloadingWicketFilter使用ReloadingClassLoader作為當前類的ClassLoader,也就是說它接管了所有WEB-INF/classes目錄下面類文件的加載。這樣它就可以根據實際情況來加載一個類。但有經驗的程序員都有知道,一般來說Class一旦被加載,就表示在整個JVM生命周期的過程中,不會自動釋放,而是放置在內存中。那么Wicket又是怎么釋放已經加載的類,同時加載修改后的類呢?看一段ReloadingWicketFilter中init方法的代碼:

          /**

           * @see org.apache.wicket.protocol.http.WicketFilter#init(javax.servlet.FilterConfig)

           */

          public void init(final FilterConfig filterConfig) throws ServletException

          {

          reloadingClassLoader.setListener(new IChangeListener()

          {

          public void onChange()

          {

          // Remove the ModificationWatcher from the current reloading class loader

          reloadingClassLoader.destroy();

          /*

           * Create a new classloader, as there is no way to clear a ClassLoader's cache. This

           * supposes that we don't share objects across application instances, this is almost

           * true, except for Wicket's Session object.

           */

          reloadingClassLoader = new ReloadingClassLoader(getClass().getClassLoader());

          try

          {

          init(filterConfig);

          }

          catch (ServletException e)

          {

          Throw new RuntimeException(e);

          }

          }

          });

          super.init(filterConfig);

          }

          這段代碼表示,一旦發現類文件的改變,將會銷毀當前的reloadingClassLoader ,同時新建一個ReloadingClassLoader的實例,因為ClassLoader被銷毀了,所以由該ClassLoader加載的類都將被銷毀,然后再由新的ReloadingClassLoader進行加載,因此即使是修改了簽名的類也是可以被正確加載成功的。當然這種做法,可能會引起Session中的數據不能正確識別和轉換。但相對于開發環境下,開發人員通過另起一個新的Session就可以開始正常的工作了,還是可以有效的提高開發效率。

          Wicket類加載的一個潛在問題:

          如果僅僅使用Wicket開發程序,那么Wicket1.3引入的熱加載機制,對開發人員來說,會是一件非常幸福的事情,但如果同時使用了jsp,也就是說同時在一個Web應用程序(不是Web應用服務器)中同時使用Wicket和JSP,而且在Wicket和JSP代碼分別向Session中寫入相同的對象,如用戶信息之類的數據對象,那么就會出現一些不必要的問題,最覺的莫過于ClassCastException。雖然共用Wicket+JSP的情況比較少,出問題的機率也比較少,但還是要額外提出來作為一個警示。

          下面是一個簡單的類Person代碼,用來展示如何出現ClassCastException:

          public class Person 

          {

          /**

           * Default constructor

           */

          public Person() 

          {

          super();

          ClassLoader classLoader = this.getClass().getClassLoader();

          while (null != classLoader) 

          {

          System.err.println("loader   " + classLoader.hashCode()+"   "+classLoader.getClass());

          classLoader = classLoader.getParent();

          }

          }

          }

          在構造函數中的那段代碼,可以輸出它的ClassLoader順序,接下來象先前一樣訪問那個HelloWorld應用,得到如下的ClassLoader順序:

          loader   8310913   class org.apache.wicket.application.ReloadingClassLoader

          loader   3862294   class org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader

          loader   19608393   class org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader

          loader   13756574   class org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader

          loader   26726999   class sun.misc.Launcher$AppClassLoader

          loader   7494106   class sun.misc.Launcher$ExtClassLoader

          然后再寫一個run.jsp,代碼如下:

          <%@page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>

          <%@page import="org.apache.wicket.examples.Person"%>

          <html>

          <head>

          <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">

          <title>Class Loader Demo</title>

          </head>

          <body>

          <%

          new Person();

          %>

          </body>

          </html>

          在run.jsp中,初始化一個Person對象,同樣觀察它的輸出結果,得到另外一個不同的Class加載順序:

          loader   3862294   class org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader

          loader   19608393   class org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader

          loader   13756574   class org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader

          loader   26726999   class sun.misc.Launcher$AppClassLoader

          loader   7494106   class sun.misc.Launcher$ExtClassLoader

          可見在JSP中的Person與在HelloWorld中的Person是由不同的ClassLoader加載的(JSP編譯成Servlet執行,在Tomcat中,org.apache.jasper.servlet.JasperLoader負責JSP編譯后的類加載),根據JVM規范,這兩個Class是不等價的。因此進行轉換的時候,會引起ClassCastException,這是特別需要注意的一點。


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          posted on 2008-11-24 11:44 豬兒笨笨 閱讀(1723) 評論(3)  編輯  收藏 所屬分類: Java開發組件設計開源軟件Wicket

          評論

          # re: Wicket1.3中Class熱加載--揭秘篇[未登錄] 2008-11-25 10:18 beansoft

          Create a new classloader, as there is no way to clear a ClassLoader's cache.

          類加載器里面的類信息是無法被清理掉的, 這也是為什么reload幾次應用就會出現OOM的原因, 個人認為是每個類的.class對象都無法被垃圾回收, 例如Spring+Hibernate會動態生成N多類, 很容易導致perm溢出問題.
          最近在看JavaRebel, 對免費類熱加載很感興趣, 因此打開了一下 ReloadingClassLoader 的源碼, 其destory()方法的實現的確沒有辦法清除類信息:
          /**
          * Remove the ModificationWatcher from the current reloading class loader
          */
          public void destroy()
          {
          watcher.destroy();
          }  回復  更多評論   

          # re: Wicket1.3中Class熱加載--揭秘篇[未登錄] 2008-11-25 10:18 beansoft

          感謝提供好信息!! 不錯, 您研究的夠深入!  回復  更多評論   

          # re: Wicket1.3中Class熱加載--揭秘篇[未登錄] 2008-11-25 12:14 豬兒笨笨

          是否可以被清除,這個其實在JVM中應該是沒有規定的
          當然Real JVM可能有所規定
          但我估計對于自動GC機制,很難準確分析哪些類沒有被占用,或者即使分析成本也比較高,所以常見的JVM是沒有處理的。
          雖然沒有能夠釋放,但是對于開放人員來講,這個功能還是非常實用的。
          所以我在上篇中也說,這個功能在開發時用用OK,千萬不要在上線系統中用。  回復  更多評論   

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