使用 Espresso 增强 HotSwap 功能

借助 Espresso，您可以受益于增强的 HotSwap 功能，使代码在开发过程中自然演进，而无需重新启动正在运行的应用程序。除了以调试模式启动应用程序并附加标准 IDE 调试器外，您无需进行任何特定配置即可获得增强的 HotSwap 优势。

使用 Espresso 调试 #

您可以使用自己喜欢的 IDE 调试器来调试在 Espresso 运行时中运行的 Java 应用程序。例如，从 IntelliJ IDEA 启动调试器会话是基于“运行配置”（Run Configurations）的。为确保您将调试器附加到相同环境中的 Java 应用程序，请在主菜单中导航到运行 (Run)，调试… (Debug…)，编辑配置 (Edit Configurations)，展开“环境”（Environment），检查 JRE 值和 VM 选项值。它应该显示 GraalVM 作为项目的 JRE，并且 VM 选项应包含 -truffle -XX:+IgnoreUnrecognizedVMOptions。有必要指定 -XX:+IgnoreUnrecognizedVMOptions，因为 IntelliJ 会自动添加一个目前尚不支持的 -javaagent 参数。按“调试”（Debug）。

这将运行应用程序并在后台启动一个调试器会话。

在调试会话期间使用 HotSwap #

一旦您的调试会话运行起来，您将能够应用广泛的代码更改（HotSwap），而无需重新启动会话。您可以随意在自己的应用程序上尝试，或按照以下说明操作：

创建一个新的 Java 应用程序。

使用以下 main 方法作为起点：

 public class HotSwapDemo {

     private static final int ITERATIONS = 100;

     public static void main(String[] args) {
         HotSwapDemo demo = new HotSwapDemo();
         System.out.println("Starting HotSwap demo with Espresso: 'java.vm.name' = " + System.getProperty("java.vm.name"));
         // run something in a loop
         for (int i = 1; i <= ITERATIONS; i++) {
             demo.runDemo(i);
         }
         System.out.println("Completed HotSwap demo with Espresso");
     }

     public void runDemo(int iteration) {
         int random = new Random().nextInt(iteration);
         System.out.printf("\titeration %d ran with result: %d\n", iteration, random);
     }
 }

检查 java.vm.name 属性是否显示您正在 Espresso 上运行。
在 runDemo() 的第一行放置一个行断点。
设置运行配置以使用 Espresso 运行并按“调试”（Debug）。您将看到：
在断点处暂停时，从 runDemo() 的主体中提取一个方法。
通过导航到“运行”（Run）->“调试操作”（Debugging Actions）->“重新加载更改的类”（Reload Changed Classes）来重新加载更改。
通过注意“调试”（Debug）->“帧”（Frames）视图中的 <obsolete>:-1 当前帧来验证更改已应用。
在新提取的方法的第一行放置一个断点，然后按“恢复程序”（Resume Program）。断点将命中。
尝试将 printRandom() 的访问修饰符从 private 更改为 public static。重新加载更改。按“恢复程序”（Resume Program）验证更改已应用。

观看使用 Espresso 增强 HotSwap 功能演示的视频版本。

支持的更改 #

Espresso 的增强 HotSwap 几乎功能完备。支持以下更改：

添加和删除方法
添加和删除构造函数
从接口添加和删除方法
更改方法的访问修饰符
更改构造函数的访问修饰符
添加和删除字段
更改字段类型
在继承层级中移动字段并保留状态（参见下面的注释）
更改类访问修饰符，例如，abstract 和 final 修饰符
对 Lambda 表达式的更改
添加新的匿名内部类
删除匿名内部类
更改超类
更改已实现的接口

注意：当实例字段在类继承层级中移动时，状态会尽可能地保留。例如，“上拉字段”重构，其中源子类的所有现有实例都将能够从超类字段读取先前存储的值。另一方面，对于更改前字段不存在的无关子类实例，新字段的值将是语言默认值（对象类型字段为 null，int 为 0 等等）。

以下限制仍然存在：

对枚举（Enums）的更改

HotSwap 插件 API #

借助 Espresso，您可以受益于增强的 HotSwap 功能，使代码在开发过程中自然演进，而无需重新启动正在运行的应用程序。虽然代码重新加载 (HotSwap) 是一个强大的工具，但它不足以反映所有类型的更改，例如对注解的更改、框架特定的更改（如已实现的服务或 Bean）。对于这些情况，代码通常需要执行以重新加载配置或上下文，然后更改才能在运行实例中完全反映出来。这就是 Espresso HotSwap 插件 API 派上用场的地方。

HotSwap 插件 API 旨在供框架开发者使用，通过设置适当的钩子来响应 IDE 中源代码编辑的更改。主要设计原则是您可以注册各种 HotSwap 监听器，它们将在指定的 HotSwap 事件上触发。示例包括重新运行静态初始化器、通用的 HotSwap 后回调，以及当某个服务提供者的实现发生变化时触发的钩子。

注意：HotSwap 插件 API 正在开发中，可能会根据社区请求添加更细粒度的 HotSwap 监听器注册。欢迎您通过我们的社区支持渠道发送增强请求，以帮助塑造 API。

通过一个运行中的示例来审查 HotSwap 插件 API，该示例将为 Micronaut 提供更强大的重新加载支持。

Micronaut HotSwap 插件 #

Micronaut HotSwap 插件示例实现作为 Micronaut-core 的一个分支托管。以下说明基于 macOS X 设置，Windows 仅需微小改动。要开始：

克隆仓库

  git clone git@github.com:javeleon/micronaut-core.git

构建并发布到本地 Maven 仓库

  cd micronaut-core
  ./gradlew publishMavenPublicationToMavenLocal

现在您将拥有一个支持 HotSwap 的 Micronaut 版本。在设置使用增强版 Micronaut 的示例应用程序之前，先了解一下插件在幕后做了什么。

有趣的类是 MicronautHotSwapPlugin，它持有一个应用程序上下文，当应用程序源代码发生某些更改时，该上下文可以重新加载。该类如下所示：

final class MicronautHotSwapPlugin implements HotSwapPlugin {

    private final ApplicationContext context;
    private boolean needsBeenRefresh = false;

    MicronautHotSwapPlugin(ApplicationContext context) {
        this.context = context;
        // register class re-init for classes that provide annotation metadata
        EspressoHotSwap.registerClassInitHotSwap(
                AnnotationMetadataProvider.class,
                true,
                () -> needsBeenRefresh = true);
        // register ServiceLoader listener for declared bean definitions
        EspressoHotSwap.registerMetaInfServicesListener(
                BeanDefinitionReference.class,
                context.getClassLoader(),
                () -> reloadContext());
        EspressoHotSwap.registerMetaInfServicesListener(
                BeanIntrospectionReference.class,
                context.getClassLoader(),
                () -> reloadContext());
    }

    @Override
    public String getName() {
        return "Micronaut HotSwap Plugin";
    }

    @Override
    public void postHotSwap(Class<?>[] changedClasses) {
        if (needsBeenRefresh) {
            reloadContext();
        }
        needsBeenRefresh = false;
    }

    private void reloadContext() {
        if (Micronaut.LOG.isInfoEnabled()) {
            Micronaut.LOG.info("Reloading app context");
        }
        context.stop();
        context.flushBeanCaches();
        context.start();

        // fetch new embedded application bean which will re-wire beans
        Optional<EmbeddedApplication> bean = context.findBean(EmbeddedApplication.class);
        // now restart the embedded app/server
        bean.ifPresent(ApplicationContextLifeCycle::start);
    }
}

关于 HotSwap API 的逻辑位于这个类的构造函数中。Micronaut 是围绕编译时注解处理构建的，注解元数据被收集并存储到生成的类中的静态字段中。每当开发人员更改 Micronaut 注解的类时，相应的元数据类就会重新生成。由于标准 HotSwap 不会（也不应该）重新运行静态初始化器，因此借助 HotSwap 插件，所有提供元数据（Micronaut 生成的类）的类的静态初始化器都会重新运行。因此，使用了这个 API 方法 EspressoHotSwap.registerClassInitHotSwap：

public static boolean registerClassInitHotSwap(Class<?> klass, boolean onChange, HotSwapAction action)

这将在特定类以及任何其子类的类更改上注册一个监听器。onChange 变量指示是否仅在代码内部发生更改时才重新运行静态初始化器。action 参数是一个钩子，用于在静态初始化器重新运行后触发特定的操作。在这里，我们传递一个函数，当静态初始化器重新运行时，将 needsBeenRefresh 字段设置为 true。在 HotSwap 操作完成后，插件会收到一个 postHotSwap 调用，该调用响应 needsBeenRefresh 为 true 的情况，执行 Micronaut 特定代码以在 reloadContext 方法中重新加载应用程序上下文。

检测并注入新类 #

HotSwap 旨在允许类在运行中的应用程序中进行 HotSwap。但是，如果开发人员引入了一个全新的类（例如，Micronaut 中的一个新的 @Controller 类），HotSwap 不会神奇地注入新类，因为这样做至少需要了解内部类加载逻辑。

框架发现类的一种标准方式是通过 ServiceLoader 机制。HotSwap API 通过方法 EspressoHotSwap.registerMetaInfServicesListener 内置支持注册服务实现更改监听器：

public static boolean registerMetaInfServicesListener(Class<?> serviceType, ClassLoader loader, HotSwapAction action)

目前的支持仅限于监听 META-INF/services 中基于类路径的服务部署的实现更改。每当注册类类型的服务实现集发生更改时，action 就会触发。在 Micronaut HotSwap 插件中，会执行 reloadContext，然后它会自动拾取这些更改。

注意：由服务实现更改引起的 HotSwap 操作是独立于 HotSwap 触发的。作为开发人员，您无需从 IDE 执行 HotSwap 即可在运行中的应用程序中看到新功能。

Micronaut 的下一级 HotSwap #

现在您已经了解 Micronaut HotSwap 插件的工作原理，让我们在实际应用程序中使用此功能。这里有一个从教程 “创建您的第一个 Micronaut Graal 应用程序” 中创建的示例应用程序。示例源代码可以作为现成的 Gradle 项目从这里下载。下载、解压缩并在您的 IDE 中打开项目。

在继续之前，请确保您已安装 Espresso 并将 GraalVM 设置为项目 SDK。

在您的 IDE 中导航到示例项目中的根 build.gradle。添加：
```
 run.jvmArgs+="-truffle"
```
此外，添加我们之前发布增强型 Micronaut 框架的本地 Maven 仓库。例如：
```
 repositories {
 mavenLocal()
 ...
 }
```
在 gradle.properties 中更新您发布的 Micronaut 版本。例如：
```
 micronautVersion=2.5.8-SNAPSHOT
```
现在您已全部设置完毕。
执行 assemble 任务并使用定义的 run Gradle 任务创建运行配置。
按下“调试”（Debug）按钮以调试模式启动应用程序，这将启用增强的 HotSwap 支持。
应用程序启动后，通过访问 https://:8080/conferences/random 来验证您是否从 ConferenceController 获得了响应。
尝试对示例应用程序中的类进行各种更改，例如，将 @Controller 映射更改为不同的值，或添加一个新的 @Get 注解方法，然后应用 HotSwap 以查看神奇的效果。如果您定义了一个新的 @Controller 类，您只需编译该类，一旦文件系统监视器检测到更改，您就会看到重新加载，而无需显式执行 HotSwap。