Lua 5.2/5.3 热更新小结

Lua热更新实现

用途

在生产环境上，总有可能出现不可预知的Bug，而通常修改好Bug仅仅又修改几句，停机维护的成本又太高，对于游戏来说，通常每个服就是单独的进程，也做不到像分布式环境下，关掉一部分机器，先升级一部分，再升级另一部分的无缝升级。这时候如果有热更就可以迅速的把Bug修复方案通过热更新进行修复，不会对用户任何的影响。例如：

1. 业务逻辑有Bug
2. 配置的数据有误
3. 需求发生变更

热更新的原则

1、热更新不破坏原有数据

热更新更新的基本内容就是更新服务的逻辑，通常只是逻辑发生变化，但原有的值并不能被改变，例如：

local a = 1
function get_a()
    return a
end

此时，我们调用get_a()返回是的1，我们将热更成

local a = 2
function get_a()
    print("get_a function")
    return a
end

此时我们改变了a的初始值，但我们并不知道之前服务a的值是不是被重新赋过值，假设热更前a的值仍然为1，那么我们热更后调用get_a()返回的应该是1，而不应受新的初始值影响，而且同能打印出了"get_a function"，这时候则认为热更正常。

2、不为热更新写更多的代码

热更新可以通过很多种方法实现，比如说模块为了支持数据不变的特性，需要在模块里额外写一些代码来记录旧值，热更新之后再把旧值copy过来，或者用一些特殊的语法来支撑。这种方法将会对项目增加很多的负担，而且一旦发生意料之外的Bug，热更系统几乎处于半瘫痪状态。应该来说，代码原本该怎么实现就怎么实现，对于99%的lua代码都是支持的，不需要修改来迎合热更新。通常热更新不改变原有变量值的类型。

热更新的实现，代码适用于5.2以上

原理

利用_ENV环境，在加载的时候把数据加载到_ENV下，然后再通过对比的方式修改_G底下的值，从而实现热更新，函数

function hotfix(chunk, check_name)

定义env的table，并为env设置_G访问权限，然后调用load实现把数据重新加载进来

local env = {}
setmetatable(env, { __index = _G })
local _ENV = env
local f, err = load(chunk, check_name,  't', env)
assert(f,err)
local ok, err = pcall(f)
assert(ok,err)

此时env我们可以得到新函数有变更的部分，我们替换的为可见变量，也就是可直接访问的变量

for name,value in pairs(env) do
    local g_value = _G[name]
    if type(g_value) ~= type(value) then
        _G[name] = value
    elseif type(value) == 'function' then
        update_func(value, g_value, name, 'G'..'  ')
        _G[name] = value
    elseif type(value) == 'table' then
        update_table(value, g_value, name, 'G'..'  ')
    end
end

通过env当前的值和_G当前的值进行对比

1. 如果类型不同我们直接覆盖原值，此时value不为nil，不会出现原则被覆盖成nil的情况
2. 如果当前值为函数，我们进行函数的upvalue值比对

function update_func(env_f, g_f, name, deep)
    --取得原值所有的upvalue，保存起来
    local old_upvalue_map = {}
    for i = 1, math.huge do
        local name, value = debug.getupvalue(g_f, i)
        if not name then break end
        old_upvalue_map[name] = value
    end
    --遍历所有新的upvalue，根据名字和原值对比，如果原值不存在则进行跳过，如果为其它值则进行遍历env类似的步骤
    for i = 1, math.huge do
        local name, value = debug.getupvalue(env_f, i)
        if not name then break end
        local old_value = old_upvalue_map[name]
        if old_value then
            if type(old_value) ~= type(value) then
                debug.setupvalue(env_f, i, old_value)
            elseif type(old_value) == 'function' then
                update_func(value, old_value, name, deep..'  '..name..'  ')
            elseif type(old_value) == 'table' then
                update_table(value, old_value, name, deep..'  '..name..'  ')
                debug.setupvalue(env_f, i, old_value)
            else
                debug.setupvalue(env_f, i, old_value)
            end
        end
    end
end

3. 如果当前值为table，我们遍历table值进行对比

local protection = {
    setmetatable = true,
    pairs = true,
    ipairs = true,
    next = true,
    require = true,
    _ENV = true,
}
--防止重复的table替换，造成死循环
local visited_sig = {}
function update_table(env_t, g_t, name, deep)
    --对某些关键函数不进行比对
    if protection[env_t] or protection[g_t] then return end
    --如果原值与当前值内存一致，值一样不进行对比
    if env_t == g_t then return end
    local signature = tostring(g_t)..tostring(env_t)
    if visited_sig[signature] then return end
    visited_sig[signature] = true
    --遍历对比值，如进行遍历env类似的步骤
    for name, value in pairs(env_t) do
        local old_value = g_t[name]
        if type(value) == type(old_value) then
            if type(value) == 'function' then
                update_func(value, old_value, name, deep..'  '..name..'  ')
                g_t[name] = value
            elseif type(value) == 'table' then
                update_table(value, old_value, name, deep..'  '..name..'  ')
            end
        else
            g_t[name] = value
        end
    end
    --遍历table的元表，进行对比
    local old_meta = debug.getmetatable(g_t)
    local new_meta = debug.getmetatable(env_t)
    if type(old_meta) == 'table' and type(new_meta) == 'table' then
        update_table(new_meta, old_meta, name..'s Meta', deep..'  '..name..'s Meta'..'  ' )
    end
end

更新

1、可以调用hotfix_file对整个文件进行热更

function hotfix_file(name)
    local file_str
    local fp = io.open(name)
    if fp then
        io.input(name)
        file_str = io.read('*all')
        io.close(fp)
    end

    if not file_str then
        return -1
    end
    return hotfix(file_str, name)
end

2、可以通过hotfix进行代码的更新

function hotfix(chunk, check_name)

关于坑

这里有一个注意事项，lua的module模块，如：

module("AA", package.seeall)

当我们加载lua模块的时候，这时候这个模块信息并不像初始化全局代码一样，就算提前设置了package.loaded["AA"] = nil, 也不会出现在env中同时也不会调用_G的__newindex函数，也就是说env["AA"]为空，故这种写法无法进行热更新，所以通常模块的写法改成如下

--定义模块AA
AA = {}
--相当于package.seeall
setmetatable(AA, {__index = _G})
--环境隔离
local _ENV = AA

参考

源码td_rlua

项目使用TDEngine