動態裝載

動態裝載,別稱動態加載(英語:Dynamic Loading)是一種程序運行機制,能讓計算機程序在運行時(而不是編譯時)裝載(或者其他二進制對象)到內存中,然後檢索庫中函數變量的地址,並執行這些函數或訪問這些變量,且能在不需要時將庫從內存中卸載。動態裝載、靜態鏈接(static linking)與動態鏈接(dynamic linking)(注意區分動態裝載與動態鏈接的微妙差別)是複用其他軟件代碼的三種機制,不同於靜態鏈接和動態鏈接,這種機制允許計算機程序在沒有某些庫的情況下啟動,然後在運行的過程中發現可用的庫從而獲得額外的功能。

歷史沿革

動態裝載早在1960年代的IBM/360操作系統中就已經廣泛使用,尤其是在輸入/輸出子模塊,以及COBOLPL/I運行時庫中。裝載的過程對於應用程序開發者是透明的,主要由操作系統或者輸入輸出子系統自動處理。這樣做的好處有:

  • 修復子系統漏洞時只需要打一次補丁即可,而不需要重新鏈接
  • 程序庫可以免於被胡亂修改而造成嚴重影響

IBM於1970年代開發的戰略性事務處理操作系統CICS中,不僅在普通應用程序級別上使用了動態加載,甚至在內核級別都廣泛採取這種機制,這使得用戶可以在不用重啟CICS操作系統的前提下,就可以對應用程序做任何級別的漏洞修復。

應用

動態裝載經常用於插件。[1][Apache http服務器的例子待補充翻譯]

熱部署

熱部署(英:Hot deployment)是,服務器不需要重啟的情況下,修改軟件或者軟件。[2]

編程語言

C/C++

並非所有作業系統都支持動態裝載。類UNIX作業系統通過C編程語言實作而成的dl庫提供該類功能。在微軟視窗作業系統採用Windows應用程序接口。

類UNIX系統[3][4] 視窗系統
申明 dlfcn.h windows.h
定義 libdl kernel32.dll
裝載庫 dlopen LoadLibrary
LoadLibraryEx
解析庫 dlsym GetProcAddress
卸載庫 dlclose FreeLibrary

Java

對於Java語言而言,的動態裝載是通過類加載器ClassLoader )該對象進行實現的。示例如下:

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

通過反射機制的方式,我們可以加載仍舊未被載入。並通過下面例子,進行操作加載成功的

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

當我們想要卸載一個,很遺憾,至今沒有一種簡單的並且程序可控制的的方法(不存在原生方法)。打個比方,當開發者有這樣的需求時——正在使用的類加載器(ClassLoader )不是系統類加載器,同時該加載器又無法被卸載,而你又想要卸載掉。 此時,開發者就不得不了解機制細節,否則就無法確認類是否真的被卸載。這樣的操作十分麻煩。

參考資料

  1. ^ Autoconf, Automake, and Libtool: Dynamic Loading. [2019-12-19]. (原始內容存檔於2020-02-24). 
  2. ^ Hot deployment and dynamic reloading. (原始內容存檔於2019-12-19). 
  3. ^ dlfcn.h. The IEEE and The Open Group. [2013-12-15]. (原始內容存檔於2019-10-08) (英語). 
  4. ^ David A. Wheeler. Program Library HOWTO. The Linux Documentation Project. 2003-04-11 [2013-12-15]. (原始內容存檔於2020-11-12) (英語).