动态装载

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动态装载,别称动态加载(英语:Dynamic Loading)是一种程序运行机制,能让计算机程序在运行时(而不是编译时)装载(或者其他二进制对象)到内存中,然后检索库中函数变量的地址,并执行这些函数或访问这些变量,且能在不需要时将库从内存中卸载。动态装载、静态链接(static linking)与动态链接(dynamic linking)(注意区分动态装载与动态链接的微妙差别)是复用其他软件代码的三种机制,不同于静态链接和动态链接,这种机制允许计算机程序在没有某些库的情况下启动,然后在运行的过程中发现可用的库从而获得额外的功能。

历史沿革

动态装载早在1960年代的IBM/360操作系统中就已经广泛使用,尤其是在输入/输出子模块,以及COBOLPL/I运行时库中。装载的过程对于应用程序开发者是透明的,主要由操作系统或者输入输出子系统自动处理。这样做的好处有:

  • 修复子系统漏洞时只需要打一次补丁即可,而不需要重新链接
  • 程序库可以免于被胡乱修改而造成严重影响

IBM于1970年代开发的战略性事务处理操作系统CICS中,不仅在普通应用程序级别上使用了动态加载,甚至在内核级别都广泛采取这种机制,这使得用户可以在不用重启CICS操作系统的前提下,就可以对应用程序做任何级别的漏洞修复。

应用

动态装载经常用于一些插件。[1]

热部署

热部署(英:Hot deployment)是服务器不需要重启的情况下,修改软件或者软件。[2]

编程语言

C/C++

并非所有操作系统都支持动态装载。类UNIX操作系统通过C编程语言实现而成的dl库提供该类功能。在微软视窗操作系统采用Windows应用程序接口。

类UNIX系统[3][4] 视窗系统
申明 dlfcn.h windows.h
定义 libdl kernel32.dll
装载库 dlopen LoadLibrary
LoadLibraryEx
解析库 dlsym GetProcAddress
卸载库 dlclose FreeLibrary

Java

对于Java语言而言,的动态装载是通过类加载器(ClassLoader )该对象进行实现的。示例如下:

Class type = ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass(name);
Object obj = type.newInstance();

通过反射机制的方式,我们可以加载仍旧未被加载。并通过下面例子,进行操作加载成功的

Class type = Class.forName(name);
Object obj = type.newInstance();

当我们想要卸载一个,很遗憾,至今没有一种简单的并且程序可控制的的方法(不存在原生方法)。打个比方,当开发者有这样的需求时—— 正在使用的类加载器(ClassLoader )不是系统类加载器 ,同时该加载器又无法被卸载,而你又想要卸载掉。 此时,开发者就不得不了解机制细节,否则就无法确认类是否真的被卸载。这样的操作十分麻烦。

参考资料

  1. Autoconf, Automake, and Libtool: Dynamic Loading. [2019-12-19]. 
  2. Hot deployment and dynamic reloading. 
  3. dlfcn.h. The IEEE and The Open Group. [2013-12-15] (英语). 
  4. David A. Wheeler. Program Library HOWTO. The Linux Documentation Project. 2003-04-11 [2013-12-15] (英语).