Latar Belakang
Rakan menghadapi situasi: java.lang.System#exit tidak boleh keluar dari aplikasi.
Saya terkejut apabila saya mendengar situasi ini. Adakah fungsi ini masih berfungsi? Ini membuatkan saya ingin tahu
Kemudian, rakan saya terus memberikan huraian adegannya: apabila aplikasi Dubbo disambungkan ke pusat pendaftaran, jika sambungan (masa tamat) gagal, ia dijangka memanggil System#exit untuk keluar dari aplikasi, tetapi Atur cara tidak keluar seperti yang diharapkan, dan proses JVM masih wujud
Pada masa yang sama, jika kod yang melaksanakan System#exit diletakkan dalam urutan lain, atur cara boleh keluar seperti yang diharapkan, dan proses JVM berakhir
pseudokod diterangkan seperti berikut:
Future<Object> future = 连接注册中心的Future;
try {
Object o = future.get(3, TimeUnit.SECONDS);
} catch (Exception e) {
log.error("connect failed xxxx");
System.exit(1); // 程序无法退出
}
-----------
Future<Object> future = 连接注册中心的Future;
try {
Object o = future.get(3, TimeUnit.SECONDS);
} catch (Exception e) {
log.error("connect failed xxxx");
new Thread(() -> System.exit(1)).start(); // 程序能按期望退出
}Salin selepas log masuk
Senario yang dihadapi oleh rakan saya adalah lebih rumit daripada situasi yang diterangkan oleh pseudokod, tetapi masalah asas yang dihadapi adalah sama.
Soalan yang lebih umum, dalam org.apache.dubbo.registry.zookeeper.ZookeeperRegistry#ZookeeperRegistry Dubbo, secara langsung melaksanakan program System.exit(1); tidak boleh keluar, tetapi melaksanakannya dalam urutan tak segerak untuk keluar boleh menekan Expect
iaitu:
// org.apache.dubbo.registry.zookeeper.ZookeeperRegistry#ZookeeperRegistry
public ZookeeperRegistry(URL url, ZookeeperTransporter zookeeperTransporter) {
super(url);
System.exit(1); //JVM进程无法退出
// ...(省略)
}
-----------
// org.apache.dubbo.registry.zookeeper.ZookeeperRegistry#ZookeeperRegistry
public ZookeeperRegistry(URL url, ZookeeperTransporter zookeeperTransporter) {
super(url);
new Thread(() -> {System.exit(1);}).start(); //JVM进程正常退出
// ...(省略)
}Salin selepas log masuk
Ini lebih menakjubkan!
Penyelesaian masalah
Untuk mengetahui punca masalah, anda mesti mempunyai pengetahuan awal terlebih dahulu, jika tidak, anda akan rugi dan berasa tidak dapat memulakan
Kaedah java.lang.System#exit ialah kaedah yang disediakan oleh Java yang boleh menghentikan proses JVM
Apabila kaedah ini dicetuskan, JVM akan memanggil Shutdown Hook kaedah sehingga Proses JVM tidak akan ditutup sehingga semua kaedah cangkuk dilaksanakan
Teka dari titik 2 di atas: Adakah terdapat gelung tak terhingga fungsi cangkuk yang tidak boleh keluar, jadi bahawa proses JVM tidak ditutup?
Contohnya:
public static void main(String[] args) {
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
while (true) {
try {
System.out.println("closing...");
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}));
System.out.println("before exit...");
System.exit(0);
System.out.println("after exit..."); //代码不会执行
}Salin selepas log masuk
Seperti di atas, cangkuk tutup didaftarkan dalam kaedah utama Fungsi cangkuk ini ialah gelung tak terhingga, selamanya Ia tidak akan keluar, mencetak "menutup…" setiap 3 saat
dan kemudian melaksanakan kaedah System.exit(0);, mengharapkan untuk keluar dari proses JVM
sebelum keluar...
penutup..
tutup...
tutup...
tutup...
tutup...
...
Hasilnya ialah Konsol terus mencetak "menutup..." dan proses JVM tidak keluar
Sebabnya betul-betul seperti yang dinyatakan dalam titik kedua pengetahuan simpanan di atas: JVM akan menunggu semua cangkuk menjadi dilaksanakan sebelum menutup proses. Cangkuk penutupan dalam contoh tidak akan dilaksanakan, jadi proses JVM tidak akan ditutup
Walaupun pengetahuan terkumpul, saya masih keliru: jika terdapat cangkuk penutupan gelung tak terhingga, maka System.exit tidak perkara Sama ada ia dipanggil dalam utas utama atau dalam utas tak segerak, ia seharusnya tidak menutup proses JVM sebaliknya, jika tiada cangkuk tutup gelung tak terhingga, tidak kira benang mana yang dipanggil, ia sepatutnya Akan menutup proses JVM. Mengapa dalam kod pseudo latar belakang, urutan panggilan yang berbeza melaksanakan System.exit, menghasilkan hasil yang berbeza?
Pada masa ini, saya perlu memikirkan cara untuk melihat apa yang dilakukan secara rahsia oleh cangkuk penutup, dan mengapa ia tidak selesai dan proses JVM tidak boleh keluar
Saya kebetulan mempunyai melakukan beberapa penyelidikan tentang kod sumber Dubbo adalah mudah untuk mencari pembina org.apache.dubbo.registry.zookeeper.ZookeeperRegistry#ZookeeperRegistry, dan menambah baris kod padanya, seperti yang ditunjukkan di bawah. susun semula kod sumber dan masukkannya ke dalam projek anda sendiri untuk nyahpepijat
Nota: Versi Dubbo yang digunakan kali ini ialah 2.7.6
// org.apache.dubbo.registry.zookeeper.ZookeeperRegistry#ZookeeperRegistry
public ZookeeperRegistry(URL url, ZookeeperTransporter zookeeperTransporter) {
super(url);
System.exit(1); // 新增加的一行代码
// ...(省略)
}Salin selepas log masuk
Mulakan projek. Rakan-rakan yang biasa dengan Dubbo akan tahu bahawa permohonan itu akan didaftarkan semasa proses permulaan Daftar atau langgan pusat (di sini adalah Zookeeper), kerana pengguna dimulakan, jadi aplikasi akan cuba menyambung ke pusat pendaftaran Zookeeper, dan akan pergi ke pembina ZookeeperRegistry, kerana baris kedua pembina ialah kod baharu System.exit(1); Menurut Latar Belakang, JVM tidak akan keluar dan akan tersekat Pada masa ini, dengan dengan bantuan fungsi "snapshot" IDEA, anda boleh "memotret" status berjalan timbunan benang Java, yang berfungsi bersamaan dengan melaksanakanjstackArahan
Lihat urutan yang mencurigakan daripada susunan benang: DubboShutdownHook
Ia boleh dilihat daripada nama bahawa ia adalah cangkuk penutup yang didaftarkan oleh Dubbo untuk menutup sambungan dan melakukan beberapa kitar semula sumber.
Ia juga boleh dilihat dari gambar bahawa benang itu disekatorg.apache.dubbo.registry.support.AbstractRegistryFactoryBaris 83
public static void destroyAll() {
if (!destroyed.compareAndSet(false, true)) {
return;
}
if (LOGGER.isInfoEnabled()) {
LOGGER.info("Close all registries " + getRegistries());
}
// Lock up the registry shutdown process
LOCK.lock(); // 83行，DubboShutdownHook线程阻塞在此处
try {
for (Registry registry : getRegistries()) {
try {
registry.destroy();
} catch (Throwable e) {
LOGGER.error(e.getMessage(), e);
}
}
REGISTRIES.clear();
} finally {
// Release the lock
LOCK.unlock();
}
}Salin selepas log masuk
Ia jelas daripada kod yang kerana kunci tidak boleh diperoleh, benang disekat di baris 83, menunggu untuk memperoleh kunci Dalam erti kata lain, terdapat benang lain yang memegang kunci ini belum dilepaskan lagi 🎜> untuk menyemak di mana kunci telah diperoleh melalui IDEA Seperti yang ditunjukkan di bawah, jika ia menemui
, ia akan memperoleh kunci
org.apache.dubbo.registry.support.AbstractRegistryFactory#getRegistry(org.apache.dubbo.common.URL)
Salin selepas log masuk
.
// org.apache.dubbo.registry.support.AbstractRegistryFactory
public Registry getRegistry(URL url) {
// ...(省略)
LOCK.lock(); // 获取锁
try {
// ...(省略)
// 创建Registry，由于我们选用的注册中心是Zookeeper，因此通过SPI选择了ZookeeperRegistryFactory对ZookeeperRegistry进行创建，最终会调用到我们添加过一行System.exit的ZookeeperRegistry构造函数中
registry = createRegistry(url);
// ...(省略)
} finally {
// Release the lock
LOCK.unlock(); // 创建完registry，与注册中心连上之后，才会释放锁
}
}Salin selepas log masuk
// org.apache.dubbo.registry.zookeeper.ZookeeperRegistryFactory
public Registry createRegistry(URL url) {
// 调用修改过源码的ZookeeperRegistry构造函数
return new ZookeeperRegistry(url, zookeeperTransporter);
}Salin selepas log masuk
如此，System.exit无法退出JVM进程的问题总算真相大白了：
1.Dubbo启动过程中会先获取锁，然后创建registry与注册中心进行连接，在ZookeeperRegistry中调用了java.lang.System#exit方法，程序转而执行"唤起shutdown hook"的代码并阻塞等待所有勾子函数执行完毕，而此时，之前持有的锁并没有释放
2.所有勾子函数(每个勾子函数都对应一个线程)被唤醒并执行，其中有一个Dubbo的勾子函数在执行的过程中，需要获取步骤1中的锁，由于获取锁失败，就阻塞等待着
3.由于1没有释放锁的情况下等待2执行完，而2的执行需要等待1释放锁，这样就形成了一个类似"死锁"的场景，因此也就导致了程序卡死，而JVM进程还存活的现象。之所以称为"类似"死锁，是因为1中执行System.exit的线程，也即持有锁的线程，永远不会走到释放锁的代码：一旦程序进入System.exit的世界里，就像进了一个单向虫洞，只能进不能出，如果勾子函数执行完毕，JVM进程接着就会被关闭，不会有机会再释放锁
那么，为什么在异步线程中执行System.exit，却能够正常退出JVM？
那是因为："唤起shutdown hook"并阻塞等待所有勾子函数执行完毕的线程是其它线程(此处假设是线程A)，该线程在阻塞时并未持有任何锁，而主线程会继续往下执行并接着释放锁。一旦锁释放，Shutdown hook就有机会持有该锁，并且执行其它资源的回收操作，等到所有的shutdown hook执行完毕，A线程就能从阻塞中返回并执行halt方法关闭JVM，因此能够正常退出JVM进程
深入学习
以上是对java.lang.System#exit 无法退出程序问题的分析，来龙去脉已经阐述清楚，受益于对Dubbo源码的了解以及正确的排查思路和排查手段，整个问题排查过程其实并没有花太多时间，但可以趁着这个机会，把java.lang.System#exit系统学习一下，或许会对以后问题排查、基础组件设计提供一些思路
System#exit
// java.lang.System
public static void exit(int status) {
Runtime.getRuntime().exit(status);
}Salin selepas log masuk
Terminates the currently running Java Virtual Machine. The argument serves as a status code; by convention, a nonzero status code indicates abnormal termination.
This method calls the exit method in class Runtime. This method never returns normally.
The call System.exit(n) is effectively equivalent to the call:
Runtime.getRuntime().exit(n)
这个方法实现非常简单，是Runtime#exit的一个简便写法，其作用是用来关闭JVM进程，一旦调用该方法，永远也不会从该方法正常返回：执行完该方法后JVM进程就直接关闭了。
入参status取值分两类：0值与非0值，0值意味着正常关闭，非0值意味着异常关闭。
传入0值[有可能]会去执行所有的finalizer方法，非0值则一定不会执行(都不正常了，还执行啥finalizer呢?)。这儿提及[有可能]是因为，默认并不会执行finalizers，需要调用java.lang.Runtime#runFinalizersOnExit方法开启，而该方法早被JDK标识为Deprecated，因此通常情况下是不会开启的
// java.lang.Runtime
@Deprecated
public static void runFinalizersOnExit(boolean value) {
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if (security != null) {
try {
security.checkExit(0);
} catch (SecurityException e) {
throw new SecurityException("runFinalizersOnExit");
}
}
Shutdown.setRunFinalizersOnExit(value);
}Salin selepas log masuk
接着看java.lang.Runtime#exit，可以看到，最终调用的是Shutdown.exit(status);，该方法是个包级别可见的方法，外部不可见
// java.lang.Runtime
public void exit(int status) {
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if (security != null) {
security.checkExit(status);
}
Shutdown.exit(status);
}Salin selepas log masuk
// java.lang.Shutdown
static void exit(int status) {
// ...(省略)
synchronized (Shutdown.class) {
/* Synchronize on the class object, causing any other thread
* that attempts to initiate shutdown to stall indefinitely
*/
// 执行shutdown序列
sequence();
// 关闭JVM
halt(status);
}
}Salin selepas log masuk
// java.lang.Shutdown
private static void sequence() {
// ...(省略)
runHooks();
// ...(省略)
}Salin selepas log masuk
// java.lang.Shutdown
private static void runHooks() {
for (int i=0; i < MAX_SYSTEM_HOOKS; i++) {
try {
Runnable hook;
synchronized (lock) {
// 这个锁很重要，目的是通过Happens-Before保证内存的可见性
currentRunningHook = i;
hook = hooks[i];
}
if (hook != null) hook.run(); //执行勾子函数
} catch(Throwable t) {
if (t instanceof ThreadDeath) {
ThreadDeath td = (ThreadDeath)t;
throw td;
}
}
}
}Salin selepas log masuk
java.lang.Shutdown#runHooks有两个点需要注意，第一点MAX_SYSTEM_HOOKS(hooks)这个并不是我们注册的shutdown hooks，而是按顺序预定义的系统关闭勾子，目前JDK源码(JDK8)预定义了三个：
Console restore hook
Application hooks
DeleteOnExit hook
其中，Application hooks才是我们应用程序中主动注册的shutdown hook。
在java.lang.ApplicationShutdownHooks类初始化时，会执行static代码块，并在其中注册了Application hooks
// java.lang.ApplicationShutdownHooks
class ApplicationShutdownHooks {
/* The set of registered hooks */
// 这个才是我们应用程序代码中注册的shutdown hook
private static IdentityHashMap<Thread, Thread> hooks;
static {
try {
Shutdown.add(1 /* shutdown hook invocation order */,
false /* not registered if shutdown in progress */,
new Runnable() {
public void run() {
runHooks();
}
}
);
hooks = new IdentityHashMap<>();
} catch (IllegalStateException e) {
// application shutdown hooks cannot be added if
// shutdown is in progress.
hooks = null;
}
}Salin selepas log masuk
其次要注意的点是，给hook变量赋值的时候进行了加锁
Runnable hook;
synchronized (lock) {
currentRunningHook = i;
hook = hooks[i];
}Salin selepas log masuk
一般而言，给局部变量赋值是不需要加锁的，因为局部变量是栈上变量，而线程栈之间数据是隔离的，不会出现线程安全的问题，因此不需要靠加锁来保证数据并发访问的安全性。
而此处加锁也并非为了解决线程安全问题，其真正的目的在于，通过Happens-Before规则来保证hooks的内存可见性：An unlock on a monitor happens-before every subsequent lock on that monitor。
如果不加锁，有可能导致从hooks数组中读取到的值并不是内存中最新的变量值，而是一个旧值
上面是读取hooks数组给hook变量赋值，为了满足HB(Happens-Before)原则，需要确保写操作中同样对hooks变量进行了加锁，因此我们看一下写hooks数组的地方，如下：
// java.lang.Shutdown
static void add(int slot, boolean registerShutdownInProgress, Runnable hook) {
synchronized (lock) {
// ...(省略)
hooks[slot] = hook;
}
}Salin selepas log masuk
写 操作确实加了锁，这样才能让接下来的 读 操作的加锁行为满足HB原则
由于篇幅原因，就不展开具体的HB介绍，相信了解过HB原则的朋友一下就能明白其中的原理
这个点个人感觉很有意思，因为锁的作用不单是为了保证线程安全，还可以用来做为内存通信、保证内存可见性的手段，因此可以当作面试的一个点，当下次面试官问到：你写的代码中用过锁（synchronized）吗？什么场景用到锁？都集群部署了，单机锁还有意义吗？ 我们就可以回答：为了保证内存的可见性，balabalaba
所以你瞧，这个点其实也给我们设计基础组件带来很大的启发，synchronized在当今集群、分布式环境下并非一无是处，总有合适的地方在等待着它发挥光和热
注：JDK源码中真处处是宝藏，很多地方隐藏着巧妙而不可缺少的设计
在给hook变量赋值之后，就执行 if (hook != null) hook.run();，其中会执行到Application hooks，即上面提到的在ApplicationShutdownHooks类初始化时注册的勾子，勾子内部调用了java.lang.ApplicationShutdownHooks#runHooks方法
// java.lang.ApplicationShutdownHooks
Shutdown.add(1 /* shutdown hook invocation order */,
false /* not registered if shutdown in progress */,
new Runnable() {
public void run() {
runHooks();
}
}
);Salin selepas log masuk
// java.lang.ApplicationShutdownHooks
static void runHooks() {
Collection<Thread> threads;
synchronized(ApplicationShutdownHooks.class) {
threads = hooks.keySet(); // hooks才是应用程序真正注册的shutdown hook
hooks = null;
}
// 每一个shutdown hook都对应一个thread，由此可见是并发执行关闭勾子函数
for (Thread hook : threads) {
hook.start();
}
for (Thread hook : threads) {
while (true) {
try {
hook.join(); // 死等到hook执行完毕
break;
} catch (InterruptedException ignored) {
// 即便被唤醒都不搭理，接着进行下一轮循环，继续死等
}
}
}
}Salin selepas log masuk
上面的hooks才是应用程序真正注册的shutdown hook，由源码可以看出，每一个hook都对应着一个thread，且调用了它们的start方法，即开启thread，意味着shutdown hook是并发、无序地执行
接着，唤起shutdown hook的线程，会通过死循环和join死等到所有关闭勾子都执行完毕，且忽略任何 唤醒异常。也即是说，如果勾子们不执行完，唤醒线程是不会离开的
等所有的Application hooks执行完毕，接下来会执行DeleteOnExit hook(如果存在)，等所有system hooks执行完毕，也基本意味着sequence方法执行完毕，接下来就执行halt方法关闭JVM虚拟机
synchronized (Shutdown.class) {
sequence();
halt(status);
}Salin selepas log masuk
这里额外还有一个知识点，上文只是提了一嘴，可能会容易忽略，此处拿出来解释一下：执行java.lang.System#exit永远也不会从该方法正常返回，也即是说，即便System#exit后边跟着的是finally，也不会执行 。一不注意就容易掉坑里
try {
// ...
System.exit(0);
} finally {
// 这里的代码永远执行不到
}Salin selepas log masuk
java.lang.Runtime#addShutdownHook
聊完System#exit方法，接着来聊聊注册shutdown hook的方法。该方法本身实现上很简单，如下示：
// java.lang.Runtime
public void addShutdownHook(Thread hook) {
// ...(省略)
ApplicationShutdownHooks.add(hook);
}
// java.lang.ApplicationShutdownHooks
static synchronized void add(Thread hook) {
// ...(省略)
hooks.put(hook, hook);
}Salin selepas log masuk
需要注意的是，注册的关闭勾子会在以下几种时机被调用到
程序正常退出
最后一个非守护线程执行完毕退出时
System.exit方法被调用时
程序响应外部事件
除此之外，shutdown hook是不会被执行的
Shutdown hook存在的意义之一，是能够帮助我们实现优雅停机，而优雅停机的意义是：应用的重启、停机等操作，不影响业务的连续性
以Dubbo Provider的视角为例，优雅停机需要满足两点基本诉求：
Dubbo注册了Shutdown hook，JVM在收到操作系统发来的关闭指令时，会执行关闭勾子
因此，一种优雅停机的整体方案如下：
$pid = ps | grep xxx // 查找要关闭的应用
kill $pid // 发出关闭应用指令
sleep for a period of time // 等待一段时间，让应用程序执行shutdown hook进行现场的保留跟资源的清理工作
$pid = ps | grep xxx // 再次查找要关闭的应用，如果还存在，就需要强行关闭应用
if($pid){kill -9 $pid} // 等待一段时间之后，应用程序仍然没有正常停止，则需要强行关闭应用Salin selepas log masuk
Atas ialah kandungan terperinci Bagaimana untuk menyelesaikan masalah bahawa Java System#exit tidak boleh keluar dari program. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!
![[Web front-end] Permulaan pantas Node.js](https://img.php.cn/upload/course/000/000/067/662b5d34ba7c0227.png)
