類隔離的使用場(chǎng)景

前言

由于微服務(wù)的快速迭代、持續(xù)集成等特性，越來越多的團(tuán)隊(duì)更傾向于它。但是也體現(xiàn)出了一些問題，比如在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，需要把通用功能下沉，把現(xiàn)有大而全的基礎(chǔ)設(shè)施按領(lǐng)域拆分，考慮需要兼容現(xiàn)有生產(chǎn)服務(wù)，會(huì)產(chǎn)生不同的依賴版本，有時(shí)不注意就可以引發(fā)問題。比如本文遇到的依賴包版本沖突問題，以及如何利用類隔離技術(shù)解決的分析。

類隔離是什么？

類隔離是一種通過類加載器實(shí)現(xiàn)加載所需類的實(shí)現(xiàn)方式，使得不同版本類間隔離，避免了使用沖突問題，最終的效果就是不同模塊的內(nèi)容被不同的類加載器加載，滿足同一環(huán)境下同時(shí)兼容不同接口實(shí)現(xiàn)類。

使用場(chǎng)景

比如業(yè)務(wù)服務(wù)A和業(yè)務(wù)服務(wù)B均需要消息通知等，均依賴消息中間件，但所引用版本不一致，導(dǎo)致最終只有一個(gè)版本加載到JVM，在某一個(gè)服務(wù)調(diào)用時(shí)會(huì)出現(xiàn) NoSuchMethodError或NoSuchClassError問題，這就很難排查出來，沒準(zhǔn)會(huì)影響項(xiàng)目進(jìn)度，最終月度的績效（“雞腿”）不保。

服務(wù)A pom.xml：

< !-- common-message-- >
        < dependency >
            < groupId >com.lgy< /groupId >
            < artifactId >spring-common-message< /artifactId >
            < version >1.0.0< version >
        < /dependency >

服務(wù)B pom.xml：

< !-- common-message-- >
        < dependency >
            < groupId >com.lgy< /groupId >
            < artifactId >spring-common-message< /artifactId >
            < version >2.0.0< version >
        < /dependency >

業(yè)務(wù)調(diào)用流程：

// 業(yè)務(wù)A調(diào)用微信服務(wù)通知
 MessageUtil.sendMessage(content,peopleId,templateId,"wechat");
 // 業(yè)務(wù)B調(diào)用微信服務(wù)通知
 MessageUtil.sendToWechat(content,peopleId,templateId);

JVM最終加載的為 2.0.0 版本的依賴，導(dǎo)致業(yè)務(wù)A在調(diào)用時(shí)拋異常java.lang.NoSuchMethodError。

解決方案

大體的解決思路就是，在不改變業(yè)務(wù)代碼的前提下， 業(yè)務(wù)A調(diào)用 1.0.0 版本的消息工具類， 業(yè)務(wù)B調(diào)用2.0.0版本的消息工具類，因此需要JVM能夠利用自定義類加載器加載所需的類或關(guān)聯(lián)的類。

實(shí)現(xiàn)思路

• 重寫類加載器，實(shí)現(xiàn)自定義類加載（java.lang.ClassLoader）
• 重寫類加載函數(shù)
  • 重寫 findClass(String name)
  • 重寫 loadClass(String name)

涉及的知識(shí)點(diǎn)

• JVM加載過程：加載-》鏈接-》初始化（具體后續(xù)介紹）
• 雙親委派機(jī)制：委托父加載器查詢；如果父加載器查詢不到，則調(diào)用自身的findClass加載

重寫findClass：

import java.io.*;
 import java.util.HashMap;
 import java.util.Map;

 public class CustomerFindClass extends ClassLoader {
  private Map< String, String > classPathMap = new HashMap<  >();
  public CustomerFindClass() {
   // 業(yè)務(wù)A的自定義類加載器
   classPathMap.put("com.lgy.businessA.service.impl.MessageServiceImpl", "E:/dataway-demo/example/target/classes/com/lgy/businessA/service/impl/MessageServiceImpl.class");
   classPathMap.put("com.lgy.v1.message.util.MessageUtil", "E:/dataway-demo/example/target/classes/com/lgy/v1/message/util/MessageUtil.class");
  }
  
  /**
  * findClass方式加載類
  */
  @Override
  protected Class< ? > findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
   String classPath = classPathMap.get(name);
   File file = new File(classPath);
   if (!file.exists()) {
    throw new ClassNotFoundException();
   }
   byte[] bytes = getClassData(file);
   if (null == bytes || 0 == bytes.length) {
    throw new ClassNotFoundException();
   }
   return defineClass(bytes, 0, bytes.length);
  }
  
  private byte[] getClassData(File file) {
   try (InputStream ins = new FileInputStream(file); 
     ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream()) {
    byte[] buffer = new byte[4096];
    int bytesNumRead = 0;
    while ((bytesNumRead = ins.read(buffer)) != -1) {
     baos.write(buffer, 0, bytesNumRead);
    }
    return baos.toByteArray();
   } catch (FileNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
   } catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
   }
   return new byte[]{};
  }

最終結(jié)果與預(yù)期的結(jié)果不一致

• 預(yù)期結(jié)果：業(yè)務(wù)A的MessageServiceImpl與MessageUtil由CustomerFindClass加載
• 實(shí)際結(jié)果：業(yè)務(wù)A的MessageServiceImpl由CustomerFindClass加載，而MessageUtil由sun.misc.AppClassLoader加載。
• 分析：由于JVM類加載的雙親委托機(jī)制，業(yè)務(wù)A調(diào)用消息工具類時(shí)，類加載器（CustomerFindClass）會(huì)委托父類加載器（AppClassLoader）加載類，如果存在，則不再執(zhí)行自身的findClass方法加載，導(dǎo)致結(jié)果不理想。（main 方法類默認(rèn)情況下都是由 JDK 自帶的 AppClassLoader 加載的）。

重寫loadClass

private ClassLoader classLoader;
 
 /**
 * 重新loadClass方法
 */
 @Override
    protected Class< ? > loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
        Class result = null;
        try {
            //這里要使用 JDK 的類加載器加載 java.lang 包里面的類
            result = classLoader.loadClass(name);
        } catch (Exception e) {
            // ignore error
        }
        if (null != result) {
            return result;
        }
        String classPath = classPathMap.get(name);
        File file = new File(classPath);
        if (!file.exists()) {
            throw new ClassNotFoundException();
        }
        byte[] bytes = getClassData(file);
        if (null == bytes || 0 == bytes.length) {
            throw new ClassNotFoundException();
        }
        return defineClass(bytes, 0, bytes.length);
    }

滿足業(yè)務(wù)A的MessageServiceImpl與MessageUtil由CustomerFindClass加載

注意：這種方式破壞了雙親委托機(jī)制，但由于重寫了loadClass方法，所有類均會(huì)有CustomerFindClass加載器加載，需要過濾出不需要隔離的類，如java.lang包下的類，需要由ExtClassLoader 來加載。

總結(jié)

本文分享的方式是從類加載器方向出發(fā)，實(shí)現(xiàn)最終的類隔離，避免了不同模塊間不同類的沖突，其中順便也簡單帶過了jvm類加載相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，也算是一勞多得，后續(xù)會(huì)結(jié)合實(shí)際使用場(chǎng)景進(jìn)一步分析。