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Spring Boot 如何熱加載 jar 實現動態插件?

開發 前端
本文主要介紹在 Spring Boot 工程中熱加載 jar 包并注冊成為 Bean 對象的一種實現思路,在動態擴展功能的同時支持在插件中注入主程序的 Bean 實現功能更強大的插件。

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一、背景

動態插件化編程是一件很酷的事情,能實現業務功能的 「解耦」 便于維護,另外也可以提升 「可擴展性」 隨時可以在不停服務器的情況下擴展功能,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范開發的插件。

常見的動態插件的實現方式有 SPI 、 OSGI 等方案,由于脫離了 Spring IOC 的管理在插件中無法注入主程序的 Bean 對象,例如主程序中已經集成了 Redis 但是在插件中無法使用。

本文主要介紹在 Spring Boot 工程中熱加載 jar 包并注冊成為 Bean 對象的一種實現思路,在動態擴展功能的同時支持在插件中注入主程序的 Bean 實現功能更強大的插件。

二、熱加載 jar 包

通過指定的鏈接或者路徑動態加載 jar 包,可以使用 URLClassLoader 的 addURL 方法來實現,樣例代碼如下:

「ClassLoaderUtil 類」

  1. public class ClassLoaderUtil { 
  2.     public static ClassLoader getClassLoader(String url) { 
  3.         try { 
  4.             Method method = URLClassLoader.class.getDeclaredMethod("addURL", URL.class); 
  5.             if (!method.isAccessible()) { 
  6.                 method.setAccessible(true); 
  7.             } 
  8.             URLClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[]{}, ClassLoader.getSystemClassLoader()); 
  9.             method.invoke(classLoader, new URL(url)); 
  10.             return classLoader; 
  11.         } catch (Exception e) { 
  12.             log.error("getClassLoader-error", e); 
  13.             return null
  14.         } 
  15.     } 

其中在創建 URLClassLoader 時,指定當前系統的 ClassLoader 為父類加載器   ClassLoader.getSystemClassLoader() 這步比較關鍵,用于打通主程序與插件之間的 ClassLoader ,解決把插件注冊進 IOC 時的各種 ClassNotFoundException 問題。

三、動態注冊 Bean

將插件 jar 中加載的實現類注冊到 Spring 的 IOC 中,同時也會將 IOC 中已有的 Bean 注入進插件中;分別在程序啟動時和運行時兩種場景下的實現方式。

3.1. 啟動時注冊

使用 ImportBeanDefinitionRegistrar 實現在 Spring Boot 啟動時動態注冊插件的 Bean,樣例代碼如下: 「PluginImportBeanDefinitionRegistrar 類」

  1. public class PluginImportBeanDefinitionRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar { 
  2.     private final String targetUrl = "file:/D:/SpringBootPluginTest/plugins/plugin-impl-0.0.1-SNAPSHOT.jar"
  3.     private final String pluginClass = "com.plugin.impl.PluginImpl"
  4.  
  5.     @SneakyThrows 
  6.     @Override 
  7.     public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) { 
  8.         ClassLoader classLoader = ClassLoaderUtil.getClassLoader(targetUrl); 
  9.         Class<?> clazz = classLoader.loadClass(pluginClass); 
  10.         BeanDefinitionBuilder builder = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(clazz); 
  11.         BeanDefinition beanDefinition = builder.getBeanDefinition(); 
  12.         registry.registerBeanDefinition(clazz.getName(), beanDefinition); 
  13.     } 

3.2. 運行時注冊

程序運行時動態注冊插件的 Bean 通過使用 ApplicationContext 對象來實現,樣例代碼如下:

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

「SpringUtil 類」

  1. @Component 
  2. public class SpringUtil implements ApplicationContextAware { 
  3.     private DefaultListableBeanFactory defaultListableBeanFactory; 
  4.     private ApplicationContext applicationContext; 
  5.  
  6.     @Override 
  7.     public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException { 
  8.         this.applicationContext = applicationContext; 
  9.         ConfigurableApplicationContext configurableApplicationContext = (ConfigurableApplicationContext) applicationContext; 
  10.         this.defaultListableBeanFactory = (DefaultListableBeanFactory) configurableApplicationContext.getBeanFactory(); 
  11.     } 
  12.  
  13.     public void registerBean(String beanName, Class<?> clazz) { 
  14.         BeanDefinitionBuilder beanDefinitionBuilder = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(clazz); 
  15.         defaultListableBeanFactory.registerBeanDefinition(beanName, beanDefinitionBuilder.getRawBeanDefinition()); 
  16.     } 
  17.  
  18.     public Object getBean(String name) { 
  19.         return applicationContext.getBean(name); 
  20.     } 

四、總結

本文介紹的插件化實現思路通過 「共用 ClassLoader」 和 「動態注冊 Bean」 的方式,打通了插件與主程序之間的類加載器和 Spring 容器,使得可以非常方便的實現插件與插件之間和插件與主程序之間的 「類交互」 ,例如在插件中注入主程序的 Redis、DataSource、調用遠程 Dubbo 接口等等。

但是由于沒有對插件之間的 ClassLoader 進行 「隔離」 也可能會存在如類沖突、版本沖突等問題;并且由于 ClassLoader 中的 Class 對象無法銷毀,所以除非修改類名或者類路徑,不然插件中已加載到 ClassLoader 的類是沒辦法動態修改的。

所以本方案比較適合插件數據量不會太多、具有較好的開發規范、插件經過測試后才能上線或發布的場景。

五、完整 demo

https://github.com/zlt2000/springs-boot-plugin-test

 

責任編輯:張燕妮 來源: 陶陶技術筆記
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