Jvm啟動，關閉及對應鈎子

很多時候應用服務啟動或關閉會做一些預加載（比如緩存，定時任務啟動等）或收尾處理工作（比如程序失敗記錄等）

１．　首先看下Spring框架服務啟動加載操作實現，直接上代碼

繼承實現接口ApplicationListener就可以實現：

import com.today.service.financereport.action.ExportReportRecordFailureAction
import com.today.service.financereport.common.ReportThreadManager
import com.today.service.financereport.dto.ExportReportFailureInput
import org.slf4j.LoggerFactory
import org.springframework.context.ApplicationListener
import org.springframework.context.event.ContextRefreshedEvent
import org.springframework.stereotype.Service

/**
  * 類功能描述：容器啟動監聽器
  *
  * @author WangXueXing create at 18-11-20 上午9:35
  * @version 1.0.0
  */
@Service
class ContainerStartListener extends ApplicationListener[ContextRefreshedEvent] {
  private val logger = LoggerFactory.getLogger(getClass)
  override def onApplicationEvent(event: ContextRefreshedEvent): Unit = {
    logger.info("容器正在啟動...")
    Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() => {
      logger.info("容器將要關閉，關閉前處理開始...")
      //1. 設置容器關閉前還未生成報表設置為導出失敗
      ReportThreadManager.REPORT_THREAD_MAP.keySet().forEach { x =>
        new ExportReportRecordFailureAction(ExportReportFailureInput(x, new Throwable("容器被關閉"))).execute
      }
      logger.info("容器將要關閉，關閉前處理完成")
    }))
  }
}

2.　退出服務及幾種退出方法

如下圖：

對於強制關閉的幾種情況，系統關機，操作系統會通知JVM進程關閉並等待，一旦等待超時，系統會強制中止JVM進程；kill -9、Runtime.halt()、斷電、系統crash這些種方式會直接無商量中止JVM進程，JVM完全沒有執行掃尾工作的機會。因此對用應用程序而言，我們強烈不建議使用kill -9 這種暴力方式退出。
而對於正常關閉、異常關閉的幾種情況，JVM關閉前，都會調用已注冊的shutdown hooks，基於這種機制，我們可以將掃尾的工作放在shutdown hooks中，進而使我們的應用程序安全的退出。基於平台通用性的考慮，我們更推薦應用程序使用System.exit(0)這種方式退出JVM。

JVM 與 shutdown hooks 交互流程如下圖所示，可以對照源碼進一步的學習shutdown hooks工作原理。

Jvm安全退出

對於tomcat類Web應用，我們可以直接通過Runtime.addShutdownHook(Thread hook)注冊自定義鈎子，在鈎子中實現資源的清理；而對於worker類應用，我們可以采用如下的方式安全的退出應用。

基於信號的進程通知機制

信號是在軟件層次上對中斷機制的一種模擬，在原理上，一個進程收到一個信號與處理器收到一個中斷請求可以說是一樣的。通俗來講，信號就是進程間的一種異步通信機制。信號具有平台相關性，Linux平台支持的一些終止進程信號如下所示：

信號名稱	用途
SIGKILL	終止進程，強制殺死進程
SIGTERM	終止進程，軟件終止信號
SIGTSTP	停止進程，終端來的停止信號
SIGPROF	終止進程，統計分布圖用計時器到時
SIGUSR1	終止進程，用戶定義信號1
SIGUSR2	終止進程，用戶定義信號2
SIGINT	終止進程，中斷進程
SIGQUIT	建立CORE文件終止進程，並且生成core文件

Windows平台存在一些差異，它的一些信號舉例如下所示：

信號名稱	用途
SIGINT	Ctrl+C中斷
SIGTERM	kill發出的軟件終止
SIGBREAK	Ctrl+Break中斷

信號選擇：為了不干擾正常信號的運作，又能模擬Java異步通知，在Linux上我們需要先選定一種特殊的信號。通過查看信號列表上的描述，發現 SIGUSR1 和 SIGUSR2 是允許用戶自定義的信號,我們可以選擇SIGUSR2，在Windows上我們可以選擇SIGINT。

通過這種信號機制，對應用程序JVM發送特定信號,JVM可以感知並處理該信號，進而可以接受程序退出指令。

安全退出實現

首先看下通用的JVM安全退出的流程圖：

第一步，應用進程啟動的時候，初始化Signal實例，它的代碼示例如下：

1	Signal sig = new Signal(getOSSignalType());

其中Signal構造函數的參數為String字符串，也就上文介紹的信號量名稱。

第二步，根據操作系統的名稱來獲取對應的信號名稱，代碼如下：

1 2 3 4 5

private String getOSSignalType() { return System.getProperties().getProperty("os.name"). toLowerCase().startsWith("win") ? "INT" : "USR2"; }

判斷是否是windows操作系統，如果是則選擇SIGINT，接收Ctrl+C中斷的指令；否則選擇USR2信號，接收SIGUSR2（等價於kill -12 pid）指令。

第三步，將實例化之后的SignalHandler注冊到JVM的Signal，一旦JVM進程接收到kill -12 或者 Ctrl+C則回調handle接口，代碼示例如下：

1	Signal.handle(sig, shutdownHandler);

其中shutdownHandler實現了SignalHandler接口的handle(Signal sgin)方法，代碼示例如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9

public class ShutdownHandler implements SignalHandler { /** * 處理信號 * * @param signal 信號 */ public void handle(Signal signal) { } }

第四步，在接收到信號回調的handle接口中，初始化JVM的ShutdownHook線程，並將其注冊到Runtime中，示例代碼如下：

1 2 3 4 5

private void registerShutdownHook() { Thread t = new Thread(new ShutdownHook(), "ShutdownHook-Thread"); Runtime.getRuntime().addShutdownHook(t); }

第五步，接收到進程退出信號后，在回調的handle接口中執行虛擬機的退出操作，示例代碼如下：

1	Runtime.getRuntime().exit(0);

JVM退出時，底層會自動檢測用戶是否注冊了ShutdownHook任務，如果有，則會自動執行注冊鈎子的Run方法，應用只需要在ShutdownHook中執行掃尾工作即可，示例代碼如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

class ShutdownHook implements Runnable { @Override public void run() { System.out.println("ShutdownHook execute start..."); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(10);//模擬應用進程退出前的處理操作 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("ShutdownHook execute end..."); } }

通過以上的幾個步驟，我們可以輕松實現JVM的安全退出，另外，通常安全退出需要有超時控制機制，例如30S，如果到達超時時間仍然沒有完成退出，則由停機腳本直接調用kill -9強制退出。

使用關閉鈎子的注意事項

• 關閉鈎子本質上是一個線程（也稱為Hook線程），對於一個JVM中注冊的多個關閉鈎子它們將會並發執行，所以JVM並不保證它們的執行順序；由於是並發執行的，那么很可能因為代碼不當導致出現競態條件或死鎖等問題，為了避免該問題，強烈建議在一個鈎子中執行一系列操作。

• Hook線程會延遲JVM的關閉時間，這就要求在編寫鈎子過程中必須要盡可能的減少Hook線程的執行時間，避免hook線程中出現耗時的計算、等待用戶I/O等等操作。

• 關閉鈎子執行過程中可能被強制打斷,比如在操作系統關機時，操作系統會等待進程停止，等待超時，進程仍未停止，操作系統會強制的殺死該進程，在這類情況下，關閉鈎子在執行過程中被強制中止。
• 在關閉鈎子中，不能執行注冊、移除鈎子的操作，JVM將關閉鈎子序列初始化完畢后，不允許再次添加或者移除已經存在的鈎子，否則JVM拋出 IllegalStateException。
• 不能在鈎子調用System.exit()，否則卡住JVM的關閉過程，但是可以調用Runtime.halt()。
• Hook線程中同樣會拋出異常，對於未捕捉的異常，線程的默認異常處理器處理該異常，不會影響其他hook線程以及JVM正常退出。

總結

為了保障應用重啟過程中異步操作的執行，避免強制退出JVM可能產生的各種問題，我們可以采用關閉鈎子、自定義信號的方式，主動的通知JVM退出，並在JVM關閉前，執行應用程序的一些掃尾工作，進一步保證應用程序可以安全的退出。