漫画：Java如何实现热更新？

Arthas（阿尔萨斯）是 Alibaba 开源的一款 Java 诊断工具，使用它我们可以监控和排查 Java 程序，然而它还提供了非常实用的 Java 热更新功能。

所谓的 Java 热更新是指在不重启项目的情况下实现代码的更新与替换。使用它可以实现不停机更新 Java 程序，尤其是对那些启动非常耗时的 Java 项目来说，更是效果显著。

Arthas 的使用其实非常简单，它为我们提供了一个 Jar 包，我们只需要把这个 Jar 下载到本地，然后运行这个 Jar 包就可以正常使用它的功能了。

Arthas 功能简述

当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas 可以帮助你解决（来自官方）：

1. 这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？
2. 我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？
3. 遇到问题无法在线上 debug，难道只能通过加日志再重新发布吗？
4. 线上遇到某个用户的数据处理有问题，但线上同样无法 debug，线下无法重现！
5. 是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？
6. 有什么办法可以监控到JVM的实时运行状态？
7. 怎么快速定位应用的热点，生成火焰图？

Arthas 支持 JDK 6+，支持 Linux/Mac/Winodws，它采用命令行交互模式，同时提供丰富的 Tab 自动补全功能，进一步方便进行问题的定位和诊断。

Arthas 使用

Arthas 的使用步骤如下。

步骤一：下载 Arthas

首先，我们先把 Arthas 的 Jar 包下载到本地，它的下载地址是：https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar

步骤二：启动 Arthas

我们只需要使用普通的 jar 包启动命令：

java -jar arthas-boot.jar

 来启动 Arthas 即可，启动成功之后的运行界面如下：

如上图所示则表示 Arthas 启动成功。

小贴士：当我们运行 java -jar arthas-boot.jar 命令时，首先需要先切换目录至该 jar 包的位置，才能正常的启动 Arthas。

步骤三：运行 Arthas

当我们启动完 Arthas 之后，根据上图的提示，我们需要选择一个要调试的 Java 进程，例如我们输入“4”来监测我自己写的一个 Java 测试程序，执行结果如下：

当出现 Arthas 的 logo 之后，表示 Arthas 正常加载了 Java 进程。

步骤四：操作 Arthas

当 Arthas 加载 Java 进程成功之后，我们就可以输入相关的命令来查看相关的信息了。

假如我们把本地环境视为生产服务器，我们此时需要查看某个运行的 Java 程序是否为最新版的。

在没有 Arthas 之前，我们通常的步骤是这样的：

1. 找到相应的 jar 包（或者 war 包）；
2. 将 jar 包（或者 war 包）下载到本地；
3. 找出相应的类进行解压操作；
4. 然后将解压的 class 文件拖拽到 Java 编译器（Idea 或 Eclipse）中，查看是否为最新的代码。

但如果使用的是 Arthas，那么我们就可以直接通过反编译命令，将字节码编译为正常的 Java 代码，然后再确认是否为最新的代码即可。我们只需要执行 

jad

 命令即可，实现示例如下：

这样我们就可以直接来查看这个发布的程序是否为最新版本了。

不仅如此，我们还可以使用 Arthas 来监测整个程序的运行情况，如下图所示：

我们还可以用 Arthas 来查看一些 JVM 的相关信息，如下图所示：

更多 Arthas 的功能，请访问：https://alibaba.github.io/arthas/commands.html

热更新 Java 代码

假如我们原来的代码是这样的：

package com.example;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class App {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        while (true) { // 每两秒钟打印一条信息
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            sayHi();
        }
    }

    private static void sayHi() {
        // 需要修改的标识
        boolean flag = true;
        if (flag) {
            System.out.println("Hello,Java.");
        } else {
            System.out.println("Hello,Java中文社群.");
        }
    }
}

我们现在想要把 

flag

 变量改为 

false

 就可以这样来做：

1. 使用 Arthas 的内存编译工具将新的 Java 代码编译为字节码；
2. 使用 Arthas 的 

   redefine

    命令实现热更新。

1.编译字节码

首先，我们需要将新的 Java 代码编译为字节码，我们可以通过 Arthas 提供的 

mc

 命令实现，

mc

 是 Memory Compiler（内存编译器）的缩写。

实现示例如下：

[arthas@3478]$ mc /Users/admin/Desktop/App.java -d /Users/admin/Desktop
Memory compiler output:
/Users/admin/Desktop/com/example/App.class
Affect(row-cnt:1) cost in 390 ms.

其中 

-d

 表示编译文件的存放位置。

小贴士：我们也可以使用 javac App.java 生成的字节码，它与此步骤执行的结果相同。

2.执行热更新

有了字节码文件之后，我们就可以使用 

redefine

 命令来实现热更新了，实现示例如下：

[arthas@51787]$ redefine /Users/admin/Desktop/com/example/App.class
redefine success, size: 1

从上述结果可以看出，热更新执行成功，此时我们去控制台查看执行结果，如下图所示：

这说明热更新执行确实成功了。

Arthas 热更新注意事项

使用热更新功能有一些条件限制，我们只能用它来修改方法内部的一些业务代码，如果我们出现了以下任意一种情况，那么热更新就会执行失败：

1. 增加类属性（类字段）；
2. 增加或删除方法；
3. 替换正在运行的方法。

最后一条我们需要单独说明一下，假如我们把上面的示例改为如下代码：

package com.example;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class App {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        while (true) { // 每两秒钟打印一条信息
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            boolean flag = true;
            if (flag) {
                System.out.println("Hello,Java.");
            } else {
                System.out.println("Hello,Java中文社群.");
            }
        }
    }
}

那么此时我们再进行热更新操作修改 

flag

 的值，那么就会执行失败，因为我们替换的是正在运行中的方法，而我们正常示例中的代码之所以能成功，是因为我们在 

while

 无线循环中调用了另一个方法，而那个方法是被间歇性使用的，因此可以替换成功。

总结

本文我们讲了 Arthas 的概念以及具体的使用流程，Arthas 其实就是一个普通的 Java 程序，我们可以使用 

java -jar arthas-boot.jar

 来启动它，然后再选择我们要操作的 Java 进程，这样就可以实现状态监控和其他操作。

文章的后半部分，我们介绍了 Arthas 的热更新功能，而热更新本质上只需要使用一个 

redefine

 命令来加载新的字节码文件就可以实现热更新了，但需要注意热更新不能替换正在运行的方法，它只能修改方法内部的业务代码，如果修改了类字段或者是更改了类方法，那么热更新就会执行失败。