Java并發編程：優雅的關閉鉤子（Shutdown Hook）
作者：寫bug的高哈哈
當程序即將退出時（例如釋放資源、關閉數據庫連接等），可以通過預先注冊一個或多個關閉鉤子線程（Shutdown Hook）來執行相關操作。當 JVM 進程準備退出時，這些鉤子線程會被觸發并運行。
關閉鉤子簡介
當程序即將退出時（例如釋放資源、關閉數據庫連接等），可以通過預先注冊一個或多個關閉鉤子線程（Shutdown Hook）來執行相關操作。當 JVM 進程準備退出時，這些鉤子線程會被觸發并運行。
示例代碼：
public class HookThreadDemo {
privatestaticclass HookRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println("鉤子線程 " + Thread.currentThread().getName() + " 正在執行...");
Thread.sleep(2000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("鉤子線程 " + Thread.currentThread().getName() + " 執行結束");
}
}
public static void main(String[] args) {
HookRunnable hookRunnable = new HookRunnable();
// 添加鉤子線程 0
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(hookRunnable));
// 添加鉤子線程 1
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(hookRunnable));
System.out.println("主線程即將結束執行");
}
}輸出結果：
主線程即將結束執行
鉤子線程 Thread-0 正在執行...
鉤子線程 Thread-1 正在執行...
鉤子線程 Thread-1 執行結束
鉤子線程 Thread-0 執行結束當主線程執行完畢后，JVM 進程退出前，所有注冊的鉤子線程會被啟動并執行。
關閉鉤子應用場景
- 釋放資源：關閉文件句柄、數據庫連接等，避免資源泄漏。
- 停止服務：安全關閉服務器，確保所有請求處理完畢。
- 發送通知：通過郵件或短信通知用戶服務已停止。
- 記錄日志：保存系統狀態或錯誤信息，便于后續排查問題。
數據庫連接實戰演示
以下代碼演示如何用關閉鉤子關閉數據庫連接：
public class DatabaseConnection {
privatestatic Connection conn;
public static void main(String[] args) {
System.out.println("主線程開始執行");
initConnection(); // 初始化數據庫連接
System.out.println("執行數據查詢與處理");
// 注冊關閉鉤子
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> closeConnection()));
System.out.println("主線程結束執行");
}
private static void initConnection() {
try {
Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
conn = DriverManager.getConnection(
"jdbc:mysql://localhost:3306/school_info?useSSL=true&",
"root", "root"
);
System.out.println("數據庫連接成功！");
} catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private static void closeConnection() {
try {
conn.close();
System.out.println("數據庫連接已關閉！");
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}輸出結果：
主線程開始執行
數據庫連接成功！
執行數據查詢與處理
主線程結束執行
數據庫連接已關閉！使用關閉鉤子的注意事項
- 強制終止進程（如kill -9）不會觸發鉤子線程。
- 避免耗時操作：鉤子線程中不要執行長時間任務，否則會延遲 JVM 退出。
- 禁止異常拋出：鉤子線程中的異常可能導致 JVM 無法正常退出。
- 注冊順序：按依賴關系注冊鉤子，先注冊簡單任務，后注冊復雜任務。
- 避免啟動新線程：在鉤子中啟動新線程可能導致 JVM 無法正常關閉。
開源框架中的關閉鉤子機制
1. Spring
在AbstractApplicationContext中，registerShutdownHook()方法注冊鉤子，用于關閉上下文：
public void registerShutdownHook() {
if (this.shutdownHook == null) {
this.shutdownHook = new Thread(() -> doClose());
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(this.shutdownHook);
}
}2. Tomcat
Tomcat 通過注冊鉤子確保服務關閉時釋放資源：
public void registerShutdownHook() {
if (this.shutdownHook == null) {
this.shutdownHook = new Thread(() -> {
synchronized (startupShutdownMonitor) {
doClose();
}
});
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(this.shutdownHook);
}
}關閉鉤子機制的原理
JVM 啟動時，主線程會創建一個關閉線程（Shutdown Thread），并將所有注冊的鉤子添加到其任務列表中。當 JVM 收到終止信號時：
- 停止所有用戶線程。
- 啟動關閉線程，按順序執行鉤子任務。
- 等待所有鉤子執行完畢或超時后退出。
鉤子的注冊與執行
- 注冊：通過Runtime.getRuntime().addShutdownHook(Thread)將線程添加到ApplicationShutdownHooks的靜態列表中。
- 執行：關閉線程按順序同步執行系統級鉤子，異步執行應用級鉤子，并等待所有線程完成。
關閉鉤子的觸發時機
- 主動調用：通過Runtime.exit()或System.exit()觸發。
- 信號捕獲：JVM 注冊信號處理器（如INT、TERM），捕獲kill命令發送的信號后觸發。
示例代碼（捕獲信號）：
public class SignalHandlerTest implements SignalHandler {
public static void main(String[] args) {
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() ->
System.out.println("關閉鉤子正在運行...")));
SignalHandler handler = new SignalHandlerTest();
Signal.handle(new Signal("INT"), handler); // 捕獲 Ctrl+C
Signal.handle(new Signal("TERM"), handler); // 捕獲 kill 命令
while (true) {
System.out.println("主線程運行中...");
Thread.sleep(2000);
}
}
@Override
public void handle(Signal signal) {
System.out.println("接收到信號：" + signal.getName() + "-" + signal.getNumber());
System.exit(0);
}
}輸出示例：
主線程運行中...
主線程運行中...
^C接收到信號：INT-2
關閉鉤子正在運行...信號處理與守護線程
- 信號不可捕獲的情況：KILL（9）和QUIT（3）無法被捕獲。
- 守護線程：JVM 在所有用戶線程結束后自動退出，守護線程（如 GC 線程）不會阻止 JVM 退出。
總結
Java 的關閉鉤子機制覆蓋了大部分退出場景，但以下情況例外：
- 使用kill -9強制終止進程時，鉤子不會執行。
- 信號處理需調用System.exit()確保進程退出。
通過合理使用關閉鉤子，可以實現資源釋放、服務優雅關閉等關鍵功能。
責任編輯：武曉燕
來源：
程序猿技術充電站
