Spring Boot 如何热加载Jar实现动态插件？

一、背景

动态插件化编程是一件很酷的事情，能实现业务功能的「解耦」便于维护，另外也可以提升「可扩展性」随时可以在不停服务器的情况下扩展功能，也具有非常好的「开放性」除了自己的研发人员可以开发功能之外，也能接纳第三方开发商按照规范开发的插件。

常见的动态插件的实现方式有 SPI、OSGI 等方案，由于脱离了 Spring IOC 的管理在插件中无法注入主程序的 Bean 对象，例如主程序中已经集成了 Redis 但是在插件中无法使用。

本文主要介绍在 Spring Boot 工程中热加载 jar 包并注册成为 Bean 对象的一种实现思路，在动态扩展功能的同时支持在插件中注入主程序的 Bean 实现功能更强大的插件。

二、热加载 jar 包

通过指定的链接或者路径动态加载 jar 包，可以使用 URLClassLoader 的 addURL 方法来实现，样例代码如下：

「ClassLoaderUtil 类」

publicclassClassLoaderUtil{
publicstaticClassLoadergetClassLoader(Stringurl){
try{
Methodmethod=URLClassLoader.class.getDeclaredMethod("addURL",URL.class);
if(!method.isAccessible()){
method.setAccessible(true);
}
URLClassLoaderclassLoader=newURLClassLoader(newURL[]{},ClassLoader.getSystemClassLoader());
method.invoke(classLoader,newURL(url));
returnclassLoader;
}catch(Exceptione){
log.error("getClassLoader-error",e);
returnnull;
}
}
}

其中在创建 URLClassLoader 时，指定当前系统的 ClassLoader 为父类加载器 ClassLoader.getSystemClassLoader() 这步比较关键，用于打通主程序与插件之间的 ClassLoader ，解决把插件注册进 IOC 时的各种 ClassNotFoundException 问题。

三、动态注册 Bean

将插件 jar 中加载的实现类注册到 Spring 的 IOC 中，同时也会将 IOC 中已有的 Bean 注入进插件中;分别在程序启动时和运行时两种场景下的实现方式。

3.1. 启动时注册

使用 ImportBeanDefinitionRegistrar 实现在 Spring Boot 启动时动态注册插件的 Bean，样例代码如下：「PluginImportBeanDefinitionRegistrar 类」

publicclassPluginImportBeanDefinitionRegistrarimplementsImportBeanDefinitionRegistrar{
privatefinalStringtargetUrl="file:/D:/SpringBootPluginTest/plugins/plugin-impl-0.0.1-SNAPSHOT.jar";
privatefinalStringpluginClass="com.plugin.impl.PluginImpl";
@SneakyThrows
@Override
publicvoidregisterBeanDefinitions(AnnotationMetadataimportingClassMetadata,BeanDefinitionRegistryregistry){
ClassLoaderclassLoader=ClassLoaderUtil.getClassLoader(targetUrl);
Classclazz=classLoader.loadClass(pluginClass);
BeanDefinitionBuilderbuilder=BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(clazz);
BeanDefinitionbeanDefinition=builder.getBeanDefinition();
registry.registerBeanDefinition(clazz.getName(),beanDefinition);
}
}

3.2. 运行时注册

程序运行时动态注册插件的 Bean 通过使用 ApplicationContext 对象来实现，样例代码如下：

@GetMapping("/reload")
publicObjectreload()throwsClassNotFoundException{
ClassLoaderclassLoader=ClassLoaderUtil.getClassLoader(targetUrl);
Classclazz=classLoader.loadClass(pluginClass);
springUtil.registerBean(clazz.getName(),clazz);
PluginInterfaceplugin=(PluginInterface)springUtil.getBean(clazz.getName());
returnplugin.sayHello("testreload");
}

「SpringUtil 类」

@Component
publicclassSpringUtilimplementsApplicationContextAware{
privateDefaultListableBeanFactorydefaultListableBeanFactory;
privateApplicationContextapplicationContext;
@Override
publicvoidsetApplicationContext(ApplicationContextapplicationContext)throwsBeansException{
this.applicationContext=applicationContext;
ConfigurableApplicationContextconfigurableApplicationContext=(ConfigurableApplicationContext)applicationContext;
this.defaultListableBeanFactory=(DefaultListableBeanFactory)configurableApplicationContext.getBeanFactory();
}
publicvoidregisterBean(StringbeanName,Classclazz){
BeanDefinitionBuilderbeanDefinitionBuilder=BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(clazz);
defaultListableBeanFactory.registerBeanDefinition(beanName,beanDefinitionBuilder.getRawBeanDefinition());
}
publicObjectgetBean(Stringname){
returnapplicationContext.getBean(name);
}
}

四、总结

本文介绍的插件化实现思路通过「共用 ClassLoader」和「动态注册 Bean」的方式，打通了插件与主程序之间的类加载器和 Spring 容器，使得可以非常方便的实现插件与插件之间和插件与主程序之间的「类交互」，例如在插件中注入主程序的 Redis、DataSource、调用远程 Dubbo 接口等等。

但是由于没有对插件之间的 ClassLoader 进行「隔离」也可能会存在如类冲突、版本冲突等问题;并且由于 ClassLoader 中的 Class 对象无法销毁，所以除非修改类名或者类路径，不然插件中已加载到 ClassLoader 的类是没办法动态修改的。

所以本方案比较适合插件数据量不会太多、具有较好的开发规范、插件经过测试后才能上线或发布的场景。