Spring Developer Tools 源码分析
Spring DevTools 介绍
Spring Developer Tools，后续简称为 devtools，这个工具不仅好用，而且在这个工具的源码中，也有很多非常有学习价值的设计，本系列会逐个分析 devtools，最后使得阅读本文的读者不仅能了解 devtools 的实现，还能学会 devtools 的一些设计思想。
devtools 功能实现的基础就是检测代码变化，所以先从这个比较独立的部分开始。
一、文件目录监控设计
从 JDK 7 开始，Java 提供了 java.nio.file.WatchService 用于文件监控， Commons IO 也提供了 org.apache.commons.io.monitor.FileAlterationObserver 用于监控目录。
devtools 自己实现了简单文件监控，通过独立线程，在一定的时间间隔内，对监控的目录做一次快照，然后对比前后两次快照，对比文件的信息来判断文件是新增、修改还是删除。
下图是文件监控相关的类的类间关系图：
下面按类来介绍。
1.1 Type 枚举，变化状态
在这个枚举类中定义了文件变化的三种状态：ADD,MODIFY,DELETE。
1.2 ChangedFile，变化的文件
该类记录了文件所在的资源目录，文件本身，文件的变化状态。
1.3 ChangedFiles，变化文件的集合
该类是 ChangedFile 的一个集合。包含的都是同一个资源目录下变化的文件。
1.4 FileSnapshot 文件快照
记录单个文件的信息，包含是否存在，文件长度，修改时间。
1.5 FolderSnapshot 目录快照
一个资源目录会对应一个目录快照，通过目录创建 FolderSnapshot 时，会递归遍历所有子目录，获取内部的所有文件，所有具体的文件都对应一个 FileSnapshot 文件快照。
该类还提供了下面的方法：
public ChangedFiles getChangedFiles(FolderSnapshot snapshot,
FileFilter triggerFilter)
通过该方法可以对比两个目录快照，获得差异文件，也就是 1.3 中的 ChangedFiles。方法逻辑比较简单，首先比较的两个快照必须是相同的目录 (File 类 equals 时，只要是相同的路径就相等），当前的实例(this)是早的快照，传入的 snapshot 是最新的快照，通过对比，如果前一个没有，而新的有，就是新增的文件。反之就是删除，如果两个快照的各项属性中有不相同的，就是修改。
该方法中的 triggerFilter（触发文件） 用于实现当指定的文件变化时，才会重启的功能。
前面这 5 个类都是很简单的类，只有 FolderSnapshot 包含了稍微复杂的逻辑。
现在只要我们能拿到两个不同时间的目录快照，就能对比出变化的文件。
1.6 FileSystemWatcher 文件系统监控
这个类提供了一些可配置的参数，用于控制监控周期，监控次数等等。默认情况下的监控次数（remainingScans）为 -1，也就是不限制次数，会不停的通过轮询监控目录。
这个类中最主要的代码就是 start 方法：
/**
* Start monitoring the source folder for changes.
*/
public void start() {
synchronized (this.monitor) {
saveInitialSnapshots();
if (this.watchThread == null) {
Map<File, FolderSnapshot> localFolders = new HashMap<>();
localFolders.putAll(this.folders);
this.watchThread = new Thread(new Watcher(this.remainingScans,
new ArrayList<>(this.listeners), this.triggerFilter,
this.pollInterval, this.quietPeriod, localFolders));
this.watchThread.setName("File Watcher");
this.watchThread.setDaemon(this.daemon);
this.watchThread.start();
}
}
}
这里创建了一个 watchThread 去执行 Watcher，任务，具体的内容在下面的 Watcher 类中。
1.7 Watcher 监控类
Watcher 类是整个监控设计的核心，先看主要的 run 方法：
@Override
public void run() {
int remainingScans = this.remainingScans.get();
while (remainingScans > 0 || remainingScans == -1) {
try {
if (remainingScans > 0) {
this.remainingScans.decrementAndGet();
}
scan();
}
catch (InterruptedException ex) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
remainingScans = this.remainingScans.get();
}
}
注意前面创建工作线程时的参数，remainingScans 默认值是 -1，在这里的 while 判断中，-1 的值一直不会变，循环一直会执行。再看具体的 scan 方法：
private void scan() throws InterruptedException {
Thread.sleep(this.pollInterval - this.quietPeriod);
Map<File, FolderSnapshot> previous;
Map<File, FolderSnapshot> current = this.folders;
do {
previous = current;
current = getCurrentSnapshots();
Thread.sleep(this.quietPeriod);
}
while (isDifferent(previous, current));
if (isDifferent(this.folders, current)) {
updateSnapshots(current.values());
}
}
这个方法默认会等待 1000-400 毫秒，然后调用 getCurrentSnapshots(结果是有序的），再等待 400 毫秒，如果目录没有变化（isDifferent == false），就会一直按照 400 毫秒轮询。如果文件发生了变化，就调用 updateSnapshots 方法，这里没有复杂的逻辑，就不细说各个方法了。
再看 updateSnapshots 方法：
private void updateSnapshots(Collection<FolderSnapshot> snapshots) {
Map<File, FolderSnapshot> updated = new LinkedHashMap<>();
Set<ChangedFiles> changeSet = new LinkedHashSet<>();
for (FolderSnapshot snapshot : snapshots) {
FolderSnapshot previous = this.folders.get(snapshot.getFolder());
updated.put(snapshot.getFolder(), snapshot);
ChangedFiles changedFiles = previous.getChangedFiles(snapshot,
this.triggerFilter);
if (!changedFiles.getFiles().isEmpty()) {
changeSet.add(changedFiles);
}
}
if (!changeSet.isEmpty()) {
fireListeners(Collections.unmodifiableSet(changeSet));
}
this.folders = updated;
}
private void fireListeners(Set<ChangedFiles> changeSet) {
for (FileChangeListener listener : this.listeners) {
listener.onChange(changeSet);
}
}
这里通过对比项目目录的两个快照，找出其中的差异文件，得到 Set<ChangedFiles>，然后将差异文件作为参数，调用 onChange 监听方法。此时所有注册的 listener 都会收到文件变化的通知。
后续我们继续看 devtools 如何使用 FileSystemWatcher 对类路径进行监控。
