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1 Sonic结构

2 java agent

见3.7

3 Sonic如何解决Instrumentation的局限性

由于JVM限制，JDK 7和JDK 8都不允许改类结构，比如新增字段，新增方法和修改类的父类等，这对于Spring项目来说是致命的。比如开发同学想修改一个Spring Bean，新增一个@Autowired字段，此类场景在实际应用时很多，所以Sonic对此类场景的支持必不可少。

这里要提一下“大名鼎鼎”的Dcevm。Dcevm（DynamicCode Evolution Virtual Machine）是Java Hostspot的补丁（严格上来说是修改），允许（并非无限制）在运行环境下修改加载的类文件。当前虚拟机只允许修改方法体（Method，Body），而Decvm可以增加、删除类属性、方法，甚至改变一个类的父类，Dcevm是一个开源项目，遵从GPL 2.0协议。更多关于Dcevm的介绍，大家可以参考：Wuerthinger10a以及GitHub Decvm。

4 Sonic整体架构模型

下图详细介绍了Sonic在运行期间各个组成部分的工作职责，由它们形成一整套完备的技术产品落地闭环方案：

图 9

4.1 Sonic功能流转

Sonic通过NIO监听本地文件变更，触发文件变更事件，例如Class新增、Class修改、Spring Bean重载等事件流程。下图展示了一次热部署单个文件的生命周期：

图 10

4.2 文件监听

Sonic首先会在本地和远程预定义两个目录，/var/tmp/sonic/extraClasspath和/var/tmp/sonic/classes。extraClasspath为Sonic自定义的拓展Classpath URL，classes为Sonic监听的目录，当有文件变更时，通过IDEA插件来部署到远程/本地，触发Agent的监听目录，来继续下面的热加载逻辑：

图 11
为什么Sonic不直接替换用户ClassPath下面的资源文件呢？因为考虑到业务方WAR包的API项目、Spring Boot、Tomcat项目、Jetty项目等，都是以JAR包来启动的，这样是无法直接修改用户的Class文件的。即使是用户项目可以修改，直接操作用户的Class，也会带来一系列的安全问题。
所以，Sonic采用拓展ClassPath URL路径来实现文件的修改和新增。并且存在这么一种场景，多个业务侧的项目引入相同的JAR包，在JAR里面配置MyBatis的XML和注解。在此类情况下，Sonic没有办法直接来修改JAR包中源文件，通过拓展路径的方式可以不需要关注JAR包，来修改JAR包中某一文件和XML。同理，采用此类方法可以进行整个JAR包的热替换。下面我们简单介绍一下Sonic的核心监听器，如下图所示：

图 12

4.3 JVM Class Reload

JVM的字节码批量重载逻辑，通过新的字节码二进制流和旧的Class对象生成ClassDefinition定义，instrumentation.redefineClasses（definitions），来触发JVM重载，重载过后将触发初始化时Spring插件注册的Transfrom。接下来，我们简单讲解一下Spring是怎么重载的。
新增class Sonic如何保证可以加载到Classloader上下文中？由于项目在远程执行，所以运行环境复杂，有可能是JAR包方式启动（Spring Boot），也有可能是普通项目，也有可能是War Web项目，针对此类情况Sonic做了一层Classloader URL拓展。

图 13
User ClassLoader是框架自定义的ClassLoader统称，例如Jetty项目是WebAppclassLoader。其中Urlclasspath为当前项目的lib文件件下，例如Spring Boot项目也是从当前项目BOOT-INF/lib/路径中加载CLass等等，不同框架的自定义位置稍有不同。所以针对此类情况，Agent必须拿到用户的自定义Classloader，如果是常规方式启动的，比如普通Spring XML项目，借助Plus（美团内部服务发布平台）发布，此类没有自定义Classloader，是默认AppClassLoader，所以Agent在用户项目启动过程中，借助字节码增强的方式来获取到真正的用户Classloader。

图 14
找到用户使用的子Classloader之后，通过反射的方式来获取Classloader中的元素Classpath，其中ClassPath中的URL就是当前项目加载Class时需要的所有运行时Class环境，并且包括三方的JAR包依赖等。
Sonic获取到URL数组，把Sonic自定义的拓展Classpath目录加入到URL数组首位，这样当有新增Class时，Sonic只需要将Class文件复制到拓展Classpath对应的包目录下面即可，当有其他Bean依赖新增的Class时，会从当前目录下面查找类文件。
为什么不直接对Appclassloader进行加强？而是对框架的自定义Classloader进行加强？

图 15
考虑这样一个场景，框架自定义类加载器中有ClassA，此时用户新增ClassB需要热加载，B Class里面有A的引用关系，如果增强AppClassLoader，初始化B实例时ClassLoader。loadclass首先从UserClassLoader开始加载ClassB的字节码，依靠双亲委派原则，B被Appclassloader加载，因为B依赖类A，所以当前AppClassLoader加载B一定是加载不到的，此时会抛出ClassNotFoundException异常。所以对类加载器拓展，一定要拓展最上层的类加载器，这样才会达到使用者想要的效果。

4.2 Spring Bean重载

Spring Bean Reload过程中，Bean的销毁和重启流程，主要内容如下图展示：

图 16
首先当修改Java Class D时，通过Spring ClasspathScan扫描校验当前修改的Bean是否Sprin Bean（注解校验），然后触发销毁流程（BeanDefinitionRegistry.removeBeanDefinition），此方法会将当前Spring上下文中的Bean D和依赖Spring Bean D的Bean C一并销毁，但是作用范围仅仅在当前Spring上下文。如果C被子上下文中的Bean B依赖，就无法更新子上下文中的依赖关系，当有系统请求时，Bean B中关联的Bean C还是热部署之前的对象，所以热部署失败。
因此，在Spring初始化过程中，需要维护父子上下文的对应关系，当子上下文变时若变更范围涉及到Bean B时，需要重新更新子上下文中的依赖关系，当有多上下文关联时需要维护多上下文环境，且当前上下文环境入口需要Reload。这里的入口是指：Spring MVC Controller、Mthrift和Pigeon，对不同的流量入口，采用不同的Reload策略。RPC框架入口主要操作为解绑注册中心、重新注册、重新加载启动流程等等，对Spring MVC Controller，主要是解绑和注册URL Mappping来实现流量入口类的变化切换。

4.3 Spring XML重载

当用户修改/新增Spring XML时，需要对XML中所有Bean进行重载。

图 17
重新Reload之后，将Spring销毁后重启。需要注意的是：XML修改方式改动较大，可能涉及到全局的AOP的配置以及前置和后置处理器相关的内容，影响范围为全局，所以目前只放开普通的XML Bean标签的新增/修改，其他能力酌情逐步放开。

4.3 MyBatis 热部署

Spring MyBatis热部署的主要处理流程是在启动期间获取所有Configuration路径，并维护它和Spring Context的对应关系，在热部署Class、XML时去匹配Configuration，从而重新加载Configuration以达到热部署的目的。

图 18

5 总结

4.1 热部署功能一览

上一章节主要讲述了Spring Bean、Spring MVC、MyBatis的重载流程，Sonic还支持其它常用的开发框架，丰富的框架支持和兼容能力是Sonic的基石，下面列举一些Sonic支持的常用的第三方框架：

图19 美团内部框架以及常用开源框架
截止目前，Sonic已经支持绝大部分常用第三方框架的热加载，常规业务开发几乎无需重启服务。并且在美团内部的成功率已经高达99.9%以上，真正地让热部署来代替常规部署构建成为一种可能。

4.2 IDE插件集成

Sonic也提供了功能强大的IDEA插件，让用户进行沉浸式开发，远程热部署也变得更加便利。