類隔離自定義類加載器實現，你學會了嗎？
前言
由于微服務的快速迭代、持續集成等特性，越來越多的團隊更傾向于它。但是也體現出了一些問題，比如在基礎設施建設過程中，需要把通用功能下沉，把現有大而全的基礎設施按領域拆分，考慮需要兼容現有生產服務，會產生不同的依賴版本，有時不注意就可以引發問題。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解決的分析。
類隔離是什么？
類隔離是一種通過類加載器實現加載所需類的實現方式，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容被不同的類加載器加載，滿足同一環境下同時兼容不同接口實現類。
使用場景
比如業務服務A和業務服務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，導致最終只有一個版本加載到JVM，在某一個服務調用時會出現 NoSuchMethodError或NoSuchClassError問題，這就很難排查出來，沒準會影響項目進度，最終月度的績效（“雞腿”）不保。
服務A pom.xml：
<!-- common-message-->
<dependency>
<groupId>com.lgy</groupId>
<artifactId>spring-common-message</artifactId>
<version>1.0.0<version>
</dependency>
服務B pom.xml：
<!-- common-message-->
<dependency>
<groupId>com.lgy</groupId>
<artifactId>spring-common-message</artifactId>
<version>2.0.0<version>
</dependency>
業務調用流程：
// 業務A調用微信服務通知
MessageUtil.sendMessage(content,peopleId,templateId,"wechat");
// 業務B調用微信服務通知
MessageUtil.sendToWechat(content,peopleId,templateId);
JVM最終加載的為 2.0.0 版本的依賴，導致業務A在調用時拋異常java.lang.NoSuchMethodError。
解決方案
大體的解決思路就是，在不改變業務代碼的前提下， 業務A調用 1.0.0 版本的消息工具類， 業務B調用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聯的類。
實現思路
- 重寫類加載器，實現自定義類加載（java.lang.ClassLoader）
- 重寫類加載函數
重寫 findClass(String name)
重寫 loadClass(String name)
涉及的知識點
- JVM加載過程：加載-》鏈接-》初始化（具體后續介紹）
- 雙親委派機制：委托父加載器查詢；如果父加載器查詢不到，則調用自身的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() {
// 業務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[]{};
}
最終結果與預期的結果不一致：
- 預期結果：業務A的MessageServiceImpl與MessageUtil由CustomerFindClass加載
- 實際結果：業務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制，業務A調用消息工具類時，類加載器（CustomerFindClass）會委托父類加載器（AppClassLoader）加載類，如果存在，則不再執行自身的findClass方法加載，導致結果不理想。（main 方法類默認情況下都是由 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);
}
滿足業務A的MessageServiceImpl與MessageUtil由CustomerFindClass加載
注意：這種方式破壞了雙親委托機制，但由于重寫了loadClass方法，所有類均會有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
本文分享的方式是從類加載器方向出發，實現最終的類隔離，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類加載相關的知識點，也算是一勞多得。
