Java 中如何做类隔离
2021/04/13
准备被依赖模块
模块A 1.0
package com.youdata;
public class A {
static {
System.out.println("A 1.0 loaded");
}
public static void printVersion() {
System.out.println("I am A 1.0");
}
public static void printDepVersion() {
B.printVersion();
}
}
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.youdata</groupId>
<artifactId>B</artifactId>
<version>1.0</version>
</dependency>
</dependencies>
模块A 2.0
package com.youdata;
public class A {
static {
System.out.println("A 2.0 loaded");
}
public static void printVersion() {
System.out.println("I am A 2.0");
}
// 新版通过反射调用
public static void printDepVersion() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
Method printVersionNew = B.class.getMethod("printVersionNew");
printVersionNew.invoke(null);
}
}
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.youdata</groupId>
<artifactId>B</artifactId>
<version>1.0</version>
</dependency>
</dependencies>
模块B 1.0
package com.youdata;
public class B {
static {
System.out.println("B 1.0 loaded");
}
public static void printVersion() {
System.out.println("I am B 1.0");
}
}
模块B 2.0
package com.youdata;
public class B {
static {
System.out.println("B 2.0 loaded");
}
public static void printVersionNew() { // 方法名改了
System.out.println("I am B 2.0");
}
}
使用 Maven 加载依赖
package com.youdata;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
A.printVersion();
A.printDepVersion();
}
}
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.youdata</groupId>
<artifactId>A</artifactId>
<version>1.0</version>
</dependency>
</dependencies>
我们运行一下：
A 1.0 loaded
I am A 1.0
Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: com/youdata/B
at com.youdata.A.printDepVersion(A.java:14)
at com.youdata.Main.main(Main.java:7)
Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: com.youdata.B
at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:382)
at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:418)
at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:355)
at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:351)
... 2 more
报错原因是因为 A 在执行 B 的静态方法时，找不到类 B，从而无法加载类 B，我们在 pom.xml 中引入 B 这个依赖，并重新运行：
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.youdata</groupId>
<artifactId>A</artifactId>
<version>1.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.youdata</groupId>
<artifactId>B</artifactId>
<version>1.0</version>
</dependency>
</dependencies>
A 1.0 loaded
I am A 1.0
B 1.0 loaded
I am B 1.0
如果我们把 B 的依赖版本升级到 2.0，重新运行时，A 会调用 B 2.0 版本的静态方法：
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.youdata</groupId>
<artifactId>A</artifactId>
<version>1.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.youdata</groupId>
<artifactId>B</artifactId>
<version>2.0</version>
</dependency>
</dependencies>
A 1.0 loaded
I am A 1.0
B 2.0 loaded
I am B 2.0
可以看到，使用 Maven 的方式，调用方声明自己需要一个 A 模块，如果不提供 B 模块的任何一个版本，A 模块是无法正常工作的。
当我们提供 1.0 版本的 B 模块，A 就是用 1.0 的 B 模块工作，当我们提供 2.0 版本的 B 模块，A 就是用 2.0 的 B 模块工作。
使用类加载器加载多版本
我们改造调用方的项目结构如下，使用 URLClassLoader 同时加载指定路径的所有 jar 包。
.
├── pom.xml
└── src
└── main
├── java
│ └── com
│ └── youdata
│ └── Main.java
└── resources
└── lib
├── 1.0
│ ├── A-1.0.jar
│ └── B-1.0.jar
└── 2.0
├── A-2.0.jar
└── B-2.0.jar
package com.youdata;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.Objects;
import java.util.stream.Stream;
public class Main {
public static Class<?> loadClassA(String jarPath, ClassLoader loader) throws Exception {
String lib = Main.class.getClassLoader().getResource(jarPath).getPath();
Stream<Path> walk = Files.walk(Paths.get(lib));
URL[] jars = walk.filter(f -> f.getFileName().toString().endsWith(".jar"))
.map(p -> {
try {
return p.toUri().toURL();
} catch (MalformedURLException e) {
return null;
}
}).filter(Objects::nonNull).toArray(URL[]::new);
URLClassLoader classLoader = new URLClassLoader(jars, loader);
return classLoader.loadClass("com.youdata.A");
}
public static void invokeAsMethod(Class<?> aClass) throws Exception {
Method printVersion = aClass.getMethod("printVersion");
printVersion.invoke(null);
Method printDepVersion = aClass.getMethod("printDepVersion");
printDepVersion.invoke(null);
System.out.println();
}
public static void loadClassInNewThread(String jarPath) {
new Thread(() -> {
try {
Class<?> aClass = loadClassA(jarPath, Thread.currentThread().getContextClassLoader());
while (true) {
invokeAsMethod(aClass);
Thread.sleep(2000);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
loadClassInNewThread("lib/1.0");
Thread.sleep(1000); // 时间上错位打印
loadClassInNewThread("lib/2.0");
}
}
A 1.0 loaded
I am A 1.0
B 1.0 loaded
I am B 1.0
A 2.0 loaded
I am A 2.0
B 2.0 loaded
I am B 2.0
I am A 1.0
I am B 1.0
I am A 2.0
I am B 2.0
I am A 1.0
I am B 1.0
I am A 2.0
I am B 2.0
I am A 1.0
I am B 1.0
...
我们可以把 jar 包修改一下，让 2.0 目录下的 A-2.0.jar 使用 B-1.0.jar:
.
├── pom.xml
└── src
└── main
├── java
│ └── com
│ └── youdata
│ └── Main.java
└── resources
└── lib
├── 1.0
│ ├── A-1.0.jar
│ └── B-1.0.jar
└── 2.0
├── A-2.0.jar
└── B-1.0.jar <====== 修改为 B-1.0.jar
重新执行代码报了 NoSuchMethodException 错误：
java.lang.reflect.InvocationTargetException
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
at com.youdata.Main.invokeAsMethod(Main.java:34)
at com.youdata.Main.lambda$loadClassInNewThread$3(Main.java:43)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
Caused by: java.lang.NoSuchMethodException: com.youdata.B.printVersionNew()
at java.lang.Class.getMethod(Class.java:1786)
at com.youdata.A.printDepVersion(A.java:17)
... 7 more
并且实验还发现：
- 把
Thread.currentThread().getContextClassLoader()换成Main.class.getClassLoader()甚至换成null也是 work 的。 - 去掉 sleep，每一次循环都重新加载类并且，两个线程并发运行，也不会发生调用错误，这说明被加载的类没有相互覆盖。
public static void loadClassInNewThread(String jarPath) {
new Thread(() -> {
try {
while (true) {
Class<?> aClass = loadClassA(jarPath, null);
invokeAsMethod(aClass);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}