从数据库、redis取了些数据，做了一些运算后，没抛异常，但是就是结果不对
抛了个空指针异常，但是看代码，感觉没问题，是取出来就是空，还是中间什么函数把它改坏了
发现导致一个bug的原因是用了JVM缓存，但是怎么清理呢？难道重启？
redis 数据不对，能不能悄咪咪重新拉一下
好想把某个全局变量打出来看一下？好想执行一个数据库查询，看看他么的结果对不对？
。。。
哎，程序员的世界，从来没有容易二字。 说实话，我们这次要开的后门就是做上面这些事情的，我刚鼓捣出这个时，我感觉这个还挺shock，为啥大佬们不去弄呢，后来我偶然想到，在 周志明大佬的那本 《Java 虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》书里，提到过类似的解决思路。就在书的 9.3 节，如下图，这里就提到了类似的需求，就是要在不停服务情况下，动态执行代码，方案其实一直都有：将自己的调试代码写到JSP里，丢到服务器上，然后访问该JSP。
我们要做的事情，其实有点类似JSP，比它好的地方在于：不用把文件手动丢到服务器上，直接上传class就行了。 也正是因为这次的折腾，我才知道，JSP原来还是能做很多事情的。但是笔者在毕业时，JSP应用基本就很少了，大学学了点皮毛而已，工作后更是没用到，但它的类加载器的思想还是值得我们学习的。
二、大体思路与展示
1、思路
我们的目标是，针对一个 spring mvc 开发的部署在tomcat 上的 war 包应用，不重启的情况下，动态执行一些我们的调试代码，调试代码中，只要是原项目能用的东西，我们都可以用。具体的方式是，在项目中 增加一个Controller，该Controller 的接口，主要是接收客户端传过来的调试类的 class 文件，或者去指定的 url 加载调试类的 class，然后用自定义类加载器加载该 class，new出对象，并执行我们指定的方法。
下面我先简单介绍下演示项目：
应用是 spring MVC + spring(演示用，就没有db层)，内部有一个测试用的 Controller：
1 // TestController.java2
3 packagecom.remotedebug.controller;4
5 importcom.remotedebug.service.IRedisCacheService;6 importorg.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;7 importorg.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;8 importorg.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;9 importorg.springframework.web.bind.annotation.RestController;10
11 /**
12 * desc:13 * 测试接口，模拟从redis中获取缓存。当然，实际场景下，看缓存可以直接用工具的，这里就是举个栗子14 *@author: caokunliang15 * creat_date: 2019/6/18 001816 * creat_time: 10:1317 **/
18 @RestController19 public classTestController {20
21 @Autowired22 privateIRedisCacheService iRedisCacheService;23
24 /**
25 * 缓存获取接口26 *@paramcacheKey27 */
28 @RequestMapping("getCache.do")29 publicString getCache(@RequestParam String cacheKey){30 String value =iRedisCacheService.getCache(cacheKey);31 System.out.println(value);32
33 returnvalue;34 }35 }
1 //IRedisCacheServiceImpl.java
2 packagecom.remotedebug.service.impl;3
4 importcom.remotedebug.service.IRedisCacheService;5 importlombok.extern.slf4j.Slf4j;6 importorg.springframework.stereotype.Service;7
8 importjava.util.List;9
10 /**
11 * desc:12 *13 *@author: caokunliang14 * creat_date: 2019/6/18 001815 * creat_time: 10:1716 **/
17 @Service18 @Slf4j19 public class IRedisCacheServiceImpl implementsIRedisCacheService {20
21 @Override22 publicString getCache(String cacheKey) {23 String target = null;24 //----------------------前面有复杂逻辑--------------------------
25 String count =getCount(cacheKey);26 //----------------------后面有复杂逻辑，包括对 count 进行修改--------------------------
27 if (Integer.parseInt(count) > 1){28 target = "abc";29 }else{30 //一些业务逻辑，但是忘记给 target 赋值31 //.....
32 }33
34 returntarget.trim();35 }36
37 @Override38 publicString getCount(String cacheKey){39 //假设是从redis 读取缓存,这里简单起见，假设value的值就是cacheKey
40 returncacheKey;41 }42 }注意上面的实现类，getCache 方法，就是简单地去调用了 getCount 方法，然后做了一些复杂计算，在 else 分支，我们没给 target 赋值，所以 在 34 行调用 target.trim 时会抛NPE。我们这时候排查问题时，如果能够调用 getCount 看到返回的值是多少，就好了！
知道了getCount 返回值，我们就可以接着看到底是返回的值有问题，还是是因为后面的逻辑有问题了。 常规情况下，我们是没办法的，只能肉眼看了，或者本地调试，但本地调试，取到的数据又不是真实环境的，很可能不能复现。
我们现在就可以写一段下面这样的代码，放到服务器上执行，就可以将我们需要的信息打出来了：
importcom.remotedebug.service.IRedisCacheService;importcom.remotedebug.utils.SpringContextUtils;importlombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4jpublic classRemoteDebugTest {public voiddebug(){
IRedisCacheService bean= SpringContextUtils.getBean(IRedisCacheService.class);
String value = bean.getCount("user.count.userIdxxx");
log.info("value:{}", value );
}public static voidmain(String[] args) {newRemoteDebugTest().debug();
}
}ps：这里的 SpringContextUtils 只是一个简单的工具类，spring 容器会把自己赋值给 SpringContextUtils 中一个静态变量，方便我们在一些不被spring 管理的bean中获取 bean。
那要怎么才能让服务器执行我们的 RemoteDebugTest 的 debug 方法呢，你可能想到了，我们再加一个 Controller 就行了：
1 package com.remotedebug.controller;
2
3 import com.remotedebug.utils.LocalFileSystemClassLoader;
4 import com.remotedebug.utils.MyReflectionUtils;
5 import com.remotedebug.utils.UploadFileStreamClassLoader;
6 import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
7 import org.springframework.stereotype.Controller;
8 import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
9 import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
10 import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
11 import org.springframework.web.multipart.MultipartFile;
12
13 import java.io.InputStream;
14
15 /**
16 * desc:
17 * 原理：自定义类加载器，根据入参加载指定的调试类，调试类中需要引用webapp中的类，所以需要把webapp的类加载器作为parent传给自定义类加载器。
18 * 这样就可以执行 调试类中的方法，调试类中可以访问 webapp中的类，所以通过 spring 容器的静态引用来获取spring中的bean，然后就可以执行很多业务方法了。
19 * 比如获取系统的一些状态、执行service/dao bean中的方法并打印结果(如果方法是get类型的操作，则可以获取系统状态，或者模拟取redis/mysql库中的数据，如果
20 * 为update类型的service 方法，则可以用来改变系统状态，在不用重启的情况下，进行一定程度的热修复。
21 * @author : caokunliang
22 * creat_date: 2018/10/19 0019
23 * creat_time: 14:02
24 **/
25 @Controller
26 @Slf4j
27 public class RemoteDebugController {
28
29
30 /**
31 * 远程debug，读取参数中的class文件的路径，然后加载，并执行其中的方法
32 */
33 @RequestMapping("/remoteDebug.do")
34 @ResponseBody
35 public String remoteDebug(@RequestParam String className ,@RequestParam String filePath, @RequestParam String methodName) throws Exception {
36 /**
37 * 获取当前类加载器，当前类肯定是放在webapp的web-inf下的classes，这个类所以是由 webappclassloader 加载的，所以这里获取的就是这个
38 */
39 ClassLoader webappClassloader = this.getClass().getClassLoader();
40 log.info("webappClassloader:{}",webappClassloader);
41
42
43 /**
44 * 用自定义类加载器，加载参数中指定的filePath的class文件，并执行其方法
45 */
46 log.info("开始执行:{}中的方法:{}",className,methodName);
47 LocalFileSystemClassLoader localFileSystemClassLoader = new LocalFileSystemClassLoader(filePath, className, webappClassloader);
48 Class> myDebugClass = localFileSystemClassLoader.loadClass(className);
49 MyReflectionUtils.invokeMethodOfClass(myDebugClass, methodName);
50
51 log.info("结束执行:{}中的方法:{}",className,methodName);
52
53 return "success";
54
55 }
56
57
58 /**
59 * 远程debug，读取参数中的class文件的路径，然后加载，并执行其中的方法
60 */
61 @RequestMapping("/remoteDebugByUploadFile.do")
62 @ResponseBody
63 public String remoteDebugByUploadFile(@RequestParam String className, @RequestParam String methodName, MultipartFile file) throws Exception {
64 if (className == null || file == null || methodName == null) {
65 throw new RuntimeException("className,file,methodName must be set");
66 }
67
68 /**
69 * 获取当前类加载器，当前类肯定是放在webapp的web-inf下的classes，这个类所以是由 webappclassloader 加载的，所以这里获取的就是这个
70 */
71 ClassLoader webappClassloader = this.getClass().getClassLoader();
72 log.info("webappClassloader:{}",webappClassloader);
73
74 /**
75 * 用自定义类加载器，加载参数中指定的class文件，并执行其方法
76 */
77 log.info("开始执行:{}中的方法:{}",className,methodName);
78 InputStream inputStream = file.getInputStream();
79 UploadFileStreamClassLoader myClassLoader = new UploadFileStreamClassLoader(inputStream, className, webappClassloader);
80 Class> myDebugClass = myClassLoader.loadClass(className);
81 MyReflectionUtils.invokeMethodOfClass(myDebugClass, methodName);
82 log.info("结束执行:{}中的方法:{}",className,methodName);
83
84
85 return "success";
86
87 }
88
89
90 /**
91 * 远程debug，读取参数中url指定的class文件的路径，然后加载，并执行其中的方法
92 */
93 @RequestMapping("/remoteDebugByURL.do")
94 @ResponseBody
95 public String remoteDebugByURL(@RequestParam String className,@RequestParam String url, @RequestParam String methodName) throws Exception {
96 if (className == null || url == null || methodName == null) {
97 throw new RuntimeException("className,url,methodName must be set");
98 }
99
100 /**
101 * 获取当前类加载器，当前类肯定是放在webapp的web-inf下的classes，这个类所以是由 webappclassloader 加载的，所以这里获取的就是这个
102 */
103 ClassLoader webappClassloader = this.getClass().getClassLoader();
104 log.info("webappClassloader:{}",webappClassloader);
105
106 /**
107 * 用自定义类加载器，加载参数中指定的class文件，并执行其方法
108 */
109 log.info("开始执行:{}中的方法:{}",className,methodName);
110 UploadFileStreamClassLoader myClassLoader = new UploadFileStreamClassLoader(url, className, webappClassloader);
111 Class> myDebugClass = myClassLoader.loadClass(className);
112 MyReflectionUtils.invokeMethodOfClass(myDebugClass, methodName);
113 log.info("结束执行:{}中的方法:{}",className,methodName);
114
115
116 return "success";
117 }
118 }
View Code在这个 Controller 中，一共提供了三种方式，先说最直接的，就是通过上传 class 文件，这个很简单，只要有一个接口工具(如 postman)就可以。 Controller 中会 用自定义类加载器，去加载 文件流 代表的class，然后 new出对象，调用方法就行了。
2.效果展示
我的应用部署在 192.168.19.13上，Tomcat 端口为 8081，如下：
[root@localhost apache-tomcat-8.0.41]# ll webapps/total9336drwxr-xr-x. 14 root root 4096 Jun 19 11:39docs
drwxr-xr-x. 6 root root 4096 Jun 19 11:39examples
drwxr-xr-x. 5 root root 4096 Jun 19 11:39 host-manager
drwxr-xr-x. 5 root root 4096 Jun 19 11:39manager
drwxr-xr-x. 4 root root 4096 Jun 19 13:48remotedebug-rw-r--r--. 1 root root 9531510 Jun 19 13:47remotedebug.war
drwxr-xr-x. 3 root root 4096 Jun 19 11:39 ROOT我们在本地写好一个测试文件，(可以直接在 工程 里面写，这样才方便引用工程的类，不然还要自己敲 import 路径，那也太傻了)，写好后，右键 执行下 main，触发编译操作。
执行main，肯定会报错，这是不用说的，但我们只需要 class 而已：
我们去 target 目录下，找到编译出来的 class，然后用 接口工具调用，如下：
下面我们看看执行结果：
然后我再改下测试类的debug方法：
public voiddebug(){
IRedisCacheService bean= SpringContextUtils.getBean(IRedisCacheService.class);
String value= bean.getCount("123456789");
log.info("value:{}", value );
}再次执行：
三、源码解析
代码我放在交友网站了，欢迎fork。
类结构如下：
我们重点分析 remoteDebugByUploadFile ：
1 /**
2 * 远程debug，读取参数中的class文件的路径，然后加载，并执行其中的方法3 */
4 @RequestMapping("/remoteDebugByUploadFile.do")5 @ResponseBody6 public String remoteDebugByUploadFile(@RequestParam String className, @RequestParam String methodName, MultipartFile file) throwsException {7 if (className == null || file == null || methodName == null) {8 throw new RuntimeException("className,file,methodName must be set");9 }10
11 /**
12 * 获取当前类加载器，当前类肯定是放在webapp的web-inf下的classes，这个类所以是由 webappclassloader 加载的，所以这里获取的就是这个13 */
14 ClassLoader webappClassloader = this.getClass().getClassLoader();15 log.info("webappClassloader:{}",webappClassloader);16
17 /**
18 * 用自定义类加载器，加载参数中指定的class文件，并执行其方法19 */
20 log.info("开始执行:{}中的方法:{}",className,methodName);21 InputStream inputStream =file.getInputStream();22 UploadFileStreamClassLoader myClassLoader = newUploadFileStreamClassLoader(inputStream, className, webappClassloader);23 Class> myDebugClass =myClassLoader.loadClass(className);24 MyReflectionUtils.invokeMethodOfClass(myDebugClass, methodName);25 log.info("结束执行:{}中的方法:{}",className,methodName);26
27
28 return "success";29
30 }其中，14,15行，主要获取当前的 webappclassloader 加载器，该加载器，通俗来讲，就是加载应用目录下的 web-inf/lib 和 web-inf/classes。 21 行，主要获取文件流； 22行，将流、要加载的class的类名、webappclassloader 作为参数，来生成 自定义的类加载器，其中 webappclassloader 将作为 我们自定义类加载器的 双亲加载器。 23行，用自定义类加载器加载我们的类； 24行，用加载类反射，生成对象，并执行 methodName指定的方法。
重点代码在 UploadFileStreamClassLoader，我们看一下：
1 packagecom.remotedebug.utils;2
3 importlombok.extern.slf4j.Slf4j;4
5 importjava.io.ByteArrayOutputStream;6 importjava.io.IOException;7 importjava.io.InputStream;8 importjava.io.UnsupportedEncodingException;9 importjava.net.URL;10 importjava.net.URLConnection;11
12 /**
13 * desc:14 *15 *@author: caokunliang16 * creat_date: 2019/6/13 001317 * creat_time: 10:1918 **/
19 @Slf4j20 public class UploadFileStreamClassLoader extendsClassLoader {21 /**
22 * 要加载的class的类名23 */
24 privateString className;25 /**
26 * 要加载的调试class的流，可以通过客户端文件上传，也可以通过传递url来获取27 */
28 privateInputStream inputStream;29
30 /**
31 *32 *@paraminputStream 要加载的class 的文件流33 *@paramclassName 类名34 *@paramparentWebappClassLoader 父类加载器35 */
36 publicUploadFileStreamClassLoader(InputStream inputStream, String className, ClassLoader parentWebappClassLoader) {37 super(parentWebappClassLoader);38 this.className =className;39 this.inputStream =inputStream;40 }41
42
43
44 @Override45 protected Class> findClass(String name) throwsClassNotFoundException {46 byte[] data = getData();47 try{48 String s = new String(data, "utf-8");49 //log.info("class content:{}",s);
50
51 } catch(UnsupportedEncodingException e) {52 e.printStackTrace();53 }54 return defineClass(className,data,0,data.length);55 }56
57 private byte[] getData(){58 try{59 ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = newByteArrayOutputStream();60 byte[] bytes = new byte[2048];61 int num = 0;62 while ((num = inputStream.read(bytes)) != -1){63 byteArrayOutputStream.write(bytes, 0,num);64 }65
66 returnbyteArrayOutputStream.toByteArray();67 } catch(Exception e) {68 log.error("read stream failed.{}",e);69 throw newRuntimeException(e);70 }71 }72 }重点关注 46 行和 54行，46行主要是 从流中读取字节，转为字节数组； 54行主要是将字节数组代表的 class 加载到虚拟机中。另外，这里我们只覆盖了 findClass，是遵循双亲委派模型的，可以注意到，我们的测试类中，import了一些工程的类，比如：
1 import com.remotedebug.service.IRedisCacheService;
2 import com.remotedebug.utils.SpringContextUtils;
3 import lombok.extern.slf4j.Slf4j;4
5
6 @Slf4j7 public classRemoteDebugTest {8 public voiddebug(){9 IRedisCacheService bean = SpringContextUtils.getBean(IRedisCacheService.class);10 String value = bean.getCount("123456789");11
12 log.info("value:{}", value );13 }14
15 }在加载这些类时，我们自定义的类加载器会先委托给父类加载器加载，而且，我们自定义的类加载器自身也加载不了这些类。这里有个关键点在于，我们为什么要把 应用的当前类加载器传入作为自定义加载器的父加载器呢，因为不同类加载器加载出来的 class，不能互转，所以我们必须用 同一个类加载器实例。
四、使用说明
上面详细讲述了代码实现，这里，汇总一下，我们这边一共提供了三个接口：
remoteDebug.do 参数：@RequestParam String className ,@RequestParam String filePath, @RequestParam String methodName
该接口，主要是从本地文件系统加载 filepath 指定的文件，所以这个接口，需要先把class 文件 上传到 服务器的某个路径下。
remoteDebugByUploadFile.do 参数： @RequestParam String className, @RequestParam String methodName, MultipartFile file
该接口，可以直接上传class文件，要支持文件上传，需要进行以下配置：
同时，我这边的环境不知道为啥，还需要修改web.xml(我们其他项目中都没配这个，尴尬)：
DispatcherServlet
org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet
contextConfigLocation
classpath*:/remotedebug-servlet.xml
1
20848820
418018841
1048576
remoteDebugByURL @RequestParam String className,@RequestParam String url, @RequestParam String methodName该接口，可接受一个网络url，从url 去加载指定的class。
五、总结
一开始没想鼓捣这个，只是后边学了类加载器后，感觉是不是可以利用其来做点什么，于是想到了这个。因为热替换，是不可能在同一个类加载器实例中重复加载同一个类的，所以目前的热替换都是连根拔起，将类加载器一起换掉。在 web 应用中，web-inf下的classes和lib 都由唯一的一个类加载器加载，要替换其中的单个类，暂时没想到什么办法，但是我就感觉，可以用一个单独的类加载器去加载指定的一个位置(不同于 web-inf的位置)，然后每次不用这个类，就把加载器一起丢了就行。然后一开始不知道可行，直到做出来试了后，发现确实没有问题，理论上也能解释。 后来，我在和同事讨论的过程中，感觉我做的这个东西，和JSP很像，然后又想到 在周志明的那本书里，好像有过类似的案例，去看了下，果然如此。。。
哈哈，好吧，我还以为是很新鲜的东西，原来大佬早就玩过了，JSP更是出现了不知道多少年了，只是以前没怎么玩过JSP。
这个方法，也是适用于 spring boot 的，只是需要稍微修改一下，后续我再稍微改改，发个spring boot 的版本出来。类加载器这个东西还是挺有用，后续我会继续更新这方面的文章，包括 SPI、osgi(皮毛)，各类框架中 类加载器的应用等，也希望和大家多多交流，共同交流才能一起进步嘛。
不同于之前的文章，这次排版改了下，比如字体变大了，有些段落换了颜色，大家觉得比默认的好看还是不好看？
