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作者：馬運傑
本文通過閱讀Tomcat啟動和關閉流程的源碼，深入分析不同的Tomcat關閉方式背後的原理，讓開發人員能夠了解在使用不同的關閉方式時需要注意的點，避免因JVM程序異常退出導緻的各種非預見性錯誤。
一、 Tomcat的啟動過程
要了解Tomcat關閉的原理，首先需要關注下Tomcat是如何啟動的。這裡我們簡單介紹下。
Tomcat啟動的入口是Bootstrap類中的main方法，而後根據server.xml中的配置，對Server、Service、Enigin、Connector、Host、Context等元件進行初始化，之後便是啟動這些元件。我們重點來看下啟動之後，Tomcat做了哪些工作。
在Tomcat的各元件啟動完畢之後，main主線程會進入Catalina.out的await()方法，而此方法又是主要調用了Server元件的await()方法，從名字便可以看出，這個方法的目的是為了阻塞目前線程（main主線程）。
分析await的源碼（源碼比較長，這裡截取了部分，全部的可以自行拉取Tomcat源碼進行閱讀）。
（StandardServer.await()）
我們發現await()方法主要是根據server.xml中Server節點port屬性的設定做了以下幾種工作：
- port為-2時，函數直接退出，此時主線程不會阻塞。
- port為-1時，将等待線程設定為目前線程，并且進入while循環，直到stopAwait标志位置為true
- port為其他時，則會建立一個socket服務端，該socket綁定了目前伺服器的ip以及port端口，随後設定等待線程為目前線程，并且socket進入阻塞監聽狀态，直到socket監聽到server.xml中預置的關閉字元串（預設是"SHUTDOWN"）
在主線程退出等待後，就會進入Tomcat的關閉流程，進行各個元件的stop和destroy操作。從上述分析可以看出，要想停止Tomcat，就是要中斷main主線程的等待狀态。
下圖為Tomcat的整個生命周期。
（Tomcat生命周期）
二、常見的關閉Tomcat的方式
1、我們下載下傳的Tomcat壓縮包的bin目錄下，有一個由官方提供的腳本（shutdown.sh），可以用來結束Tomcat程序。
2、伺服器上，我們還可以利用kill -x指令來結束Tomcat程序。
3、此外，代碼中的System.exit()以及OOM等異常情況的發生，也會導緻Tomcat程序的關閉，但是這兩者都不是正常的運維手段，在此我們不做分析。
三、shutdown腳本
1、shutdown.sh的原理
檢視分析官方的shutdown.sh腳本以及catalina.sh腳本，發現這兩個腳本最終是在調用Bootstrap類的main方法，和啟動Tomcat時調用的是同一個方法，差異在于傳入了"stop"作為main方法的參數，而傳入了該參數的main方法，會調用Catalina類的stopServer()方法。在此我們抹去不需要關注的代碼，可以把整個stopServer()方法簡化為如下4步：
其主要做了兩件事：
- 初始化Server元件，和Tomcat啟動時類似，這一步主要是解析server.xml檔案，然後根據server.xml中的屬性初始化Tomcat元件的成員變量，這裡主要關注Server元件的幾個成員變量：port、address、shutdown，預設值分别為8005、127.0.0.1、SHUTDOWN等，需要和啟動時讀取的server.xml保持一緻。
- 往address port所監聽的Socket端口發生“SHUTDOWN”字元串。
至此，顯而易見的，這對應了第一小節中的第三種阻塞情況，"SHUTDOWN"字元串讓main主線程結束了等待狀态，并在接下來通過調用各元件的stop()和destroy()方法進行資源的釋放。
2、shutdown腳本的缺點
雖然shutdown腳本是由Tomcat官方出品，但是其在實際應用中并不廣泛，主要是由于下面兩個缺點：
- 從上述原理就可以分析出，shutdown腳本是基于啟動時監聽了相應的端口，這就允許任意人員，隻要能夠發送"SHUTDOWN"字元串到相應的端口，就可以對Tomcat程序進行關閉，這對于生産環境是相當危險的。是以一般生産環境會将Server的port屬性設定為-1
- shutdown腳本隻是結束了main主線程的等待狀态，讓其正常的走下去。我們知道，JVM中的線程分為守護線程和使用者線程兩種類型，守護線程會在所有使用者線程結束後，自動回收，進而導緻JVM程序的退出。main主線程是一個使用者線程，但是随着程式越來越複雜，可能會出現很多其他的使用者線程。比如我們平常開發過程中，常用的建立線程池的操作Executors.newFixedThreadPool(n) 便會建立n個使用者線程，這些線程在main主線程退出後，并不會自動回收，進而阻止了JVM的正常退出。是以經常會發生調用了shutdown腳本，但是Tomcat程序無法退出的場景。
四、kill -x
1、kill -9 or kill -15
Linux中的kill -x操作是向目标程序發送對應的信号量。可以用kill -l指令檢視每個數值所代表的信号量的值。
（kill信号量）
這裡面，我們經常會使用kill-9這一指令，kill -9會立即強制結束目前程序，這個操作既友善，但同時也極具破壞性。在實際的環境中，我們可能有在running的任務，如果此時程式被強制關閉，便會導緻目前任務資料的丢失，特别是時間特别長的任務，極有可能造成前功盡棄的局面。同時，如果程式設計不當，沒有相應的幂等操作，還有可能會造成實際環境中資料缺失或者髒資料的産生，對生産環境造成緻命的問題。
相比kill -9， kill -15（15隻是一個例子，Linux中還有其他的中斷信号）會相對優雅很多。kill -15是向程序發送一個TERM的中斷信号量，在JVM接收到該信号量後，會響應中斷，進而結束目前程序。而這一操作能夠優雅關閉Tomcat的原因在于，JVM在結束目前程序前，會啟動一系列名為shutdownhook（關閉鈎子）的線程，而這些線程就會成為我們進行風險控制的工具。接下來我們首先看看Tomcat中的關閉鈎子。
2、shutdownhook關閉鈎子
Tomcat的關閉鈎子的定義是在Catalina類中，有一個名為CatalinaShutdownHook内部類，繼承了Thread類。跟着這個線程類中的run()方法往下看，其調用了Catalina的stop()方法，而此處stop方法，除了正常去停止各元件外，還會去中斷并快速結束main主線程（如果主線程還存在的話），最後再調用各元件的destroy()方法進行資源釋放。
（Tomcat中的shutdownhook）
除了Tomcat會使用關閉鈎子外，很多中間件也會使用到這一非常重要的功能。
我們在平常的開發過程中也可以使用關閉鈎子，可以在程式啟動或者運作階段通過調用Runtime.getRuntime().addShutdownHook(shutdownHook)方法進行鈎子的添加，但要注意的是，需要在關閉的流程中加入移除鈎子的代碼。
Spring中當然也有關閉鈎子的應用，并且還為我們使用關閉鈎子提供了更為友好的程式設計體驗。
在Spring中，關閉鈎子是在AbstractApplicationContext.registerShutdownHook()方法中添加的（下圖中的代碼），而其關閉鈎子的run方法則會調用destroyBeans()方法，其對所有繼承了DisposableBean接口的類調用其destroy()方法。
讀到這裡我們就明白了，在平時開發時，如果有使用關閉鈎子的需求，可以通過繼承DisposableBean，并實作其destroy()，很友善的來達到我們回收資源，打掃戰場的目的。
3、shutdownhook的使用注意點
shutdownhook在使用中也并不是可以随意亂用的，需要注意以下幾點：
- shutdownhook的調用是不保證順序的
- shutdownhook是JVM結束前調用的線程，是以該線程中的方法應盡量短，并且保證不能發生死鎖的情況，否則也會阻止JVM的正常退出
- shutdownhook中不能執行System.exit()，否則會導緻虛拟機卡住，而不得不強行殺死程序
五、總結
本文對Tomcat兩種常用關閉方式的原理進行了解讀，從上述分析可以看出，用shutdown.sh腳本控制Tomcat關閉的方式存在權限的風險，并且也會由于開發中的線程操作導緻Tomcat無法關閉，是以這種方法在實際應用中使用情況較少。
而kill -15則能夠安全的殺死Tomcat程序，并且由于JVM shutdownhook的存在，我們可以對整個程式關閉時進行更強有力的控制，退出過程也更為優雅，是以使用較為廣泛。