25、互联网软件应用的低干扰动态更新

互联网软件应用的低干扰动态更新

1. 动态软件更新的背景与需求

软件不断发展以消除缺陷和满足新需求，传统的软件更新通常采用“关闭 - 打补丁 - 重启”的方式。但对于一些对可用性要求极高的关键任务系统，如金融交易处理、交通管理和医疗生命支持系统，服务停机是不可接受的，成本也过高。即使是日常软件，如微软 Windows 和 Office，软件升级带来的干扰也会令人烦恼。此外，调试复杂软件系统时，频繁重启进行代码修改既繁琐又耗时。

动态软件更新（DSU）能够在不停止和重启运行中的软件系统的情况下进行更新，从而缓解上述问题。近年来，DSU 得到了广泛研究，对于 Java 程序的运行时更新，自然会考虑在 Java 虚拟机（JVM）中添加 DSU 支持。在 JVM 中，运行时的 Java 程序由一组类、从这些类实例化的堆对象以及存储活动方法帧的线程栈组成。更新运行中的程序时，需要用新版本替换类，并使用用户提供或默认的转换器相应地转换对象。为保持系统一致性，DSU 系统通常会暂停执行，并在没有要更新的方法处于活动状态时应用更新。

2. 动态更新的两种方式：急切与懒惰

动态更新可分为急切（eager）和懒惰（lazy）两种方式。
- 急切更新 ：在程序在某个安全点暂停时，执行所有更新工作。这种方式通常被认为更高效，但也更具破坏性。它会定位所有陈旧对象（即从旧版本类实例化的对象）并一次性更新。通过遍历整个堆来检测陈旧对象，对于大小增加的对象，无法原地更新，需要调整所有引用，包括栈变量和对象字段，使其指向新位置。通常利用虚拟机提供的垃圾回收机制完成这些任务，垃圾回收器必须进入“停止世界”模式并进行全堆收集，程序在此过程中无法继