常见Java应用如何优雅关闭

一、前言

在我们进行系统升级的时候，往往需要关闭我们的应用，然后重启。在关闭应用前，我们希望做一些前置操作，比如关闭数据库、redis连接，清理zookeeper的临时节点，释放分布式锁，持久化缓存数据等等。

二、Linux的信号机制

在linux上，我们关闭进程主要是使用 kill <pid> 的方式。

当执行该命令以后，linux会向进程发送一个信号，进程收到以后之后，可以做一些清理工作。

kill 命令默认的信号值为 15 ，即 SIGTERM 信号。

通过 kill -l 查看linux支持哪些信号：

linux提供了 signal() api，可以将信号处理函数注册上去：

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>

static void gracefulClose(int sig)  
{
    printf("执行清理工作\n");
    printf("JVM 已关闭\n");
    exit(0);    //正常关闭
}

int main(int argc,char *argv[])  
{
    if(signal(SIGTERM,gracefulClose) == SIG_ERR)
        exit(-1);

    printf("JVM 已启动\n");

    while(true)
    {
        // 执行工作
        sleep(1);
    }
}

三、Java提供的Shutdown Hook

Java并不支持类似于linux的信号机制，但是提供了 Runtime.addShutdownHook(Thread hook) 的api。

在JVM关闭前，会并发执行各个Hook线程。

public class ShutdownHook {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new DbShutdownWork());
        System.out.println("JVM 已启动");

        while(true){
            Thread.sleep(10L);
        }
    }

    static class DbShutdownWork extends Thread{
        public void run(){
            System.out.println("关闭数据库连接");
        }
    }
}

四、Spring Boot提供的优雅关闭功能

我们一般采用如下的方式，启动一个Spring boot应用：

public static void main(String[] args) throws Exception {  
    SpringApplication.run(SampleController.class, args);
}

SpringApplication.run()代码如下，会调用到refreshContext(context)方法：

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {  
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();
    ConfigurableApplicationContext context = null;
    FailureAnalyzers analyzers = null;
    configureHeadlessProperty();
    SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
    listeners.started();
    try {
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
                args);
        ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
                applicationArguments);
        Banner printedBanner = printBanner(environment);
        context = createApplicationContext();
        analyzers = new FailureAnalyzers(context);
        prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
                printedBanner);
        refreshContext(context);
        afterRefresh(context, applicationArguments);
        listeners.finished(context, null);
        stopWatch.stop();
        if (this.logStartupInfo) {
            new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
                    .logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
        }
        return context;
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, listeners, analyzers, ex);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }
}

refreshContext()方法比较简单：

private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {  
    refresh(context);   //调用ApplicationContext.refresh()
    if (this.registerShutdownHook) {        //registerShutdownHook默认值为true
        try {
            context.registerShutdownHook();
        }
        catch (AccessControlException ex) {
            // Not allowed in some environments.
        }
    }
}

AbstractApplicationContext.registerShutdownHook()代码：

public void registerShutdownHook() {  
    if (this.shutdownHook == null) {
        this.shutdownHook = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (startupShutdownMonitor) {
                    doClose();
                }
            }
        };
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(this.shutdownHook);
    }
}

很明显，Spring boot通过在启动时，向JVM注册一个ShutdownHook，从而实现JVM关闭前，正常关闭Spring容器。而Spring在销毁时，会依次调用bean的destroy动作来销毁。

五、Dubbo的优雅关闭策略

Dubbo同样是基于ShutdownHook实现的。

AbstractConfig的static代码：

static {  
    Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            if (logger.isInfoEnabled()) {
                logger.info("Run shutdown hook now.");
            }
            ProtocolConfig.destroyAll();
        }
    }, "DubboShutdownHook"));
}

六、总结

只要我们的应用运行在linux平台上，所有的优雅关闭方案都是基于linux提供的信号机制提供的,JVM也是如此。

Java并没有为我们提供与之一一对应的api，而是给出了个ShutdownHook机制，也能达到类似的效果，缺点是我们无法得知JVM关闭的原因。

像dubbo、spring boot等成熟的开源框架，都实现了自动注册ShutdownHook的功能，从而避免使用者忘记调用优雅关闭api引发问题，降低框架的使用难度。