代码更新不停机：SpringBoot应用实现零停机更新的新质生产力
互联网架构师
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2024-08-08 08:00
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大家好，我是互联网架构师！ 在个人或者企业服务器上，总归有要更新代码的时候，普通的做法必须先终止原来进程，因为新进程和老进程端口是一个，新进程在启动时候，必定会出现端口占用的情况，但是，还有黑科技可以让两个SpringBoot进程真正的共用同一个端口，这是另一种解决办法，我们下回分解。 那么就会出现一个问题，如果此时有大量的用户在访问，但是你的代码又必须要更新，这时候如果采用上面的做法，那么必定会导致一段时间内的用户无法访问，这段时间还取决于你的项目启动速度，那么在单体应用下，如何解决这种事情？ 一种简单办法是，新代码先用其他端口启动，启动完毕后，更改nginx的转发地址，nginx重启非常快，这样就避免了大量的用户访问失败，最后终止老进程就可以。 但是还是比较麻烦，端口换来换去，即使你写个脚本，也是比较麻烦，有没有一种可能，新进程直接启动，自动处理好这些事情？ 答案是有的。
设计思路
这里涉及到几处源码类的知识，如下。
SpringBoot内嵌Servlet容器的原理是什么 DispatcherServlet是如何传递给Servlet容器的 先看第一个问题，用Tomcat来说，这个首先得Tomcat本身支持，如果Tomcat不支持内嵌，SpringBoot估计也没办法，或者可能会另找出路。关注：互联网架构师，回复关键词：2T 获取阿里内部Java性能调优手册！ Tomcat本身有一个Tomcat类，没错就叫Tomcat，全路径是org.apache.catalina.startup.Tomcat，我们想启动一个Tomcat，直接new Tomcat()，之后调用start()就可以了。 并且他提供了添加Servlet、配置连接器这些基本操作。 public class Main {
public static void main(String[] args) {
try {
Tomcat tomcat =new Tomcat();
tomcat.getConnector();
tomcat.getHost();
Context context = tomcat.addContext("/", null);
tomcat.addServlet("/","index",new HttpServlet(){
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
resp.getWriter().append("hello");
}
});
context.addServletMappingDecoded("/","index");
tomcat.init();
tomcat.start();
}catch (Exception e){}
}
}在SpringBoot源码中，根据你引入的Servlet容器依赖，通过下面代码可以获取创建对应容器的工厂，拿Tomcat来说，创建Tomcat容器的工厂类是 TomcatServletWebServerFactory。private static ServletWebServerFactory getWebServerFactory(ConfigurableApplicationContext context) {
String[] beanNames = context.getBeanFactory().getBeanNamesForType(ServletWebServerFactory.class);
return context.getBeanFactory().getBean(beanNames[0], ServletWebServerFactory.class);
}调用 ServletWebServerFactory.getWebServer就可以获取一个Web服务，他有start、stop方法启动、关闭Web服务。而getWebServer方法的参数很关键，也是第二个问题，DispatcherServlet是如何传递给Servlet容器的。 SpringBoot并不像上面Tomcat的例子一样简单的通过 tomcat.addServlet把DispatcherServlet传递给Tomcat，而是通过个Tomcat主动回调来完成的，具体的回调通过ServletContainerInitializer接口协议，它允许我们动态地配置Servlet、过滤器。SpringBoot在创建Tomcat后，会向Tomcat添加一个此接口的实现，类名是 TomcatStarter，但是TomcatStarter也只是一堆SpringBoot内部ServletContextInitializer的集合，简单的封装了一下，这些集合中有一个类会向Tomcat添加DispatcherServlet在Tomcat内部启动后，会通过此接口回调到SpringBoot内部，SpringBoot在内部会调用所有 ServletContextInitializer集合来初始化，而getWebServer的参数正好就是一堆 ServletContextInitializer集合。那么这时候还有一个问题，怎么获取 ServletContextInitializer集合？非常简单，注意， ServletContextInitializerBeans是实现Collection的。protected static Collection<ServletContextInitializer> getServletContextInitializerBeans(ConfigurableApplicationContext context) {
return new ServletContextInitializerBeans(context.getBeanFactory());
}到这里所有用到的都准备完毕了，思路也很简单。
判断端口是否占用 占用则先通过其他端口启动 等待启动完毕后终止老进程 重新创建容器实例并且关联DispatcherServlet 在第三步和第四步之间，速度很快的，这样就达到了无缝更新代码的目的。 实现代码
@SpringBootApplication()
@EnableScheduling
public class WebMainApplication {
public static void main(String[] args) {
String[] newArgs = args.clone();
int defaultPort = 8088;
boolean needChangePort = false;
if (isPortInUse(defaultPort)) {
newArgs = new String[args.length + 1];
System.arraycopy(args, 0, newArgs, 0, args.length);
newArgs[newArgs.length - 1] = "--server.port=9090";
needChangePort = true;
}
ConfigurableApplicationContext run = SpringApplication.run(WebMainApplication.class, newArgs);
if (needChangePort) {
String command = String.format("lsof -i :%d | grep LISTEN | awk '{print $2}' | xargs kill -9", defaultPort);
try {
Runtime.getRuntime().exec(new String[]{"sh", "-c", command}).waitFor();
while (isPortInUse(defaultPort)) {
}
ServletWebServerFactory webServerFactory = getWebServerFactory(run);
((TomcatServletWebServerFactory) webServerFactory).setPort(defaultPort);
WebServer webServer = webServerFactory.getWebServer(invokeSelfInitialize(((ServletWebServerApplicationContext) run)));
webServer.start();
((ServletWebServerApplicationContext) run).getWebServer().stop();
} catch (IOException | InterruptedException ignored) {
}
}
}
private static ServletContextInitializer invokeSelfInitialize(ServletWebServerApplicationContext context) {
try {
Method method = ServletWebServerApplicationContext.class.getDeclaredMethod("getSelfInitializer");
method.setAccessible(true);
return (ServletContextInitializer) method.invoke(context);
} catch (Throwable e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
private static boolean isPortInUse(int port) {
try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port)) {
return false;
} catch (IOException e) {
return true;
}
}
protected static Collection<ServletContextInitializer> getServletContextInitializerBeans(ConfigurableApplicationContext context) {
return new ServletContextInitializerBeans(context.getBeanFactory());
}
private static ServletWebServerFactory getWebServerFactory(ConfigurableApplicationContext context) {
String[] beanNames = context.getBeanFactory().getBeanNamesForType(ServletWebServerFactory.class);
return context.getBeanFactory().getBean(beanNames[0], ServletWebServerFactory.class);
}
}测试
我们先写一个小demo。
@RestController()
@RequestMapping("port/test")
public class TestPortController {
@GetMapping("test")
public String test() {
return "1";
}
}并且打包成jar，然后更改返回值为2,并打包成v2版本的jar包，此时有两个代码，一个新的一个旧的。 我们先启动v1版本，并且使用IDEA中最好用的接口调试插件Cool Request测试，可以发现此时都正常。
好的我们不用关闭v1的进程，直接启动v2的jar包，并且启动后，可以一直在Cool Request测试接口时间内的可用程度。 稍等后，就会看到v2代码已经生效，而在这个过程中，服务只有极短的时间不可用，不会超过1秒。 妙不妙？
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