深入JVM关闭与关闭钩子

1. 简述JVM关闭
   通常而言，对于JVM的关闭我们很少去关注，但是了解JVM的关闭能帮我们在JVM关闭时做一些合理的事情。首先JVM的关闭方式可以分为三种：

1.正常关闭：当最后一个非守护线程结束或者调用了System.exit或者通过其他特定平台的方法关闭（发送SIGINT，SIGTERM信号等）
2.强制关闭：通过调用Runtime.halt方法或者是在操作系统中直接kill(发送SIGKILL信号)掉JVM进程
3.异常关闭：运行中遇到RuntimeException异常等。

在某些情况下，我们需要在JVM关闭时做些扫尾的工作，比如删除临时文件、停止日志服务以及内存数据写到磁盘等，为此JVM提供了关闭钩子（shutdown hooks）来做这些事情。另外特别注意的是：如果JVM因异常关闭，那么子线程（Hook本质上也是子线程）将不会停止。但在JVM被强行关闭时，这些线程都会被强行结束。

在了解关闭钩子之前我们首先认识Runtime。Runtime封装Java应用运行时的环境。通过Runtime实例，使得应用程序和其运行环境相连接。Runtime是在应用启动期间自动建立，应用程序不能够创建Runtime，但是我们可以通过Runtime.getRuntime()来获得当前应用的Runtime对象引用，通过该引用我们可以获得当前运行环境的相关信息，比如空闲内存、最大内存以及为当前虚拟机添加关闭钩子（addShutdownHook（）），执行指定命令（exec（））等等。

2. 深入关闭钩子（shutdown hook）
   关闭钩子本质上是一个线程（也称为Hook线程），用来监听JVM的关闭。通过使用Runtime的addShutdownHook(Thread hook)可以向JVM注册一个关闭钩子。Hook线程在JVM 正常关闭才会执行，在强制关闭时不会执行。

对于一个JVM中注册的多个关闭钩子它们将会并发执行，所以JVM并不能保证它的执行顺行。当所有的Hook线程执行完毕后，如果此时runFinalizersOnExit为true，那么JVM将先运行终结器，然后停止。Hook线程会延迟JVM的关闭时间，这就要求在编写钩子过程中必须要尽可能的减少Hook线程的执行时间。另外由于多个钩子是并发执行的，那么很可能因为代码不当导致出现竞态条件或死锁等问题，为了避免该问题，强烈建议在一个钩子中执行一系列操作。

另外在使用关闭钩子还要注意以下几点：

1. 不能在钩子调用System.exit()，否则卡住JVM的关闭过程，但是可以调用Runtime.halt()。
2. 不能再钩子中再进行钩子的添加和删掉操作，否则将会抛出IllegalStateException。
3. 在System.exit()之后添加的钩子无效。
4. 当JVM收到SIGTERM命令（比如操作系统在关闭时）后，如果钩子线程在一定时间没有完成，那么Hook线程可能在执行过程中被终止。
5. Hool线程中同样会抛出异常，如果抛出异常又不处理，那么钩子的执行序列就会被停止。

源码解析

现在我们来通过源码来简单的分析一下shutdown hook的实现原理。简单的说，Shutdown类充当触发器，负责触发关闭钩子，而ApplicationShutdownHooks负责管理所有注册到JVM的关闭钩子。

1. Shutdown源码分析

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2. ApplicationShutdownHooks源码分析
   接着再来看一下ApplicationShutdownHooks类,该类用来管理和维护用户等级的钩子，也就是Shutdown提到的Application hooks。该类中通过使用一个Map性质的IdentityHashMap来保持用户的关闭钩子。

   
   
   

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   这里需要注意几点：

1.在初始化阶段，当static{}执行时，runHooks()并未执行。

2.在runHooks()中通过定义局部的threads来转移hooks，转移成功后，hooks将被清空，这样就保证了，关闭钩子的逻辑只能执行一次。例如你在代码中多处调用System.exit()方法，但关闭钩子的执行逻辑只能运行一次。随后启动所有用户Hook线程，再通过调用每个join()的来使主线程等待子线程执行完毕，这也就保证了在正常情况下关闭钩子会在应用最终关闭前完成。

3.任何一个应用都会默认存在一个Appliction Hook，该Hook被Shutdown触发后将会引起所有已注册到JVM的ShutdownHook的执行
用一张简单的图来描述该过程，如下：

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3. 综合应用：
   明白了其原理之后，也需要知道其使用场景：
   1、内存管理
   在某些情况下，我们需要根据当前内存的使用情况，人为的调用System.gc()来尝试回收堆内存中失效的对象。此时就可以用到Runtime中的totalMemory()、freeMemory()等方法。示例如下：

   
   
   

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   2、执行命令

   
   
   

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   注意：通过exec（）方式执行命令时，该命令在单独的进程（Process）中。

3、通过Hook实现临时文件清理

实例：

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