Spring之ShutDown Hook死锁现象解读

什么是ShutDown Hook死锁

在Spring应用程序正常关闭的过程中，ShutDown Hook是一个非常有用的工具。ShutDown Hook是Java进程中的一段代码块，用于在应用程序关闭时处理一些清理工作。ShutDown Hook是Spring框架中提供的一种线程，它可以在Spring应用程序关闭期间执行一些清理任务，例如关闭数据库连接、释放一些静态资源等。但是，在某些情况下，ShutDown Hook可能会引起死锁，这是由于ShutDown Hook在Spring框架中的实现方式所引起的。

具体来说，当ShutDown Hook线程尝试获取某个资源（例如数据库连接或文件句柄）时，如果这个资源已经被其他线程占用，并且其他线程又在等待ShutDown Hook的执行完成，那么就会出现死锁。由于ShutDown Hook是Spring框架中的一个线程，所以这个问题只会在Spring应用程序中出现。如果您的应用程序不是Spring应用程序，您可能不需要担心ShutDown Hook死锁问题。

解决ShutDown Hook死锁问题的技巧

我们可以采取一些技巧来避免ShutDown Hook死锁问题的发生：

1. 不要在ShutDown Hook中调用外部资源

避免在ShutDown Hook中调用外部资源（例如数据库连接或文件句柄）是防止死锁问题的最简单方法。理由很简单：由于ShutDown Hook是在应用程序关闭过程中执行的，它的执行时间是不确定的。如果ShutDown Hook尝试获取外部资源时发生了死锁，那么就无法真正关闭应用程序。

2. 使用合适的锁机制

合适的锁机制可以有效地避免ShutDown Hook死锁问题的发生。我们可以使用Java中的synchronized块或ReentrantLock来对资源进行同步。使用这些锁机制时，我们需要考虑以下几点：

• 确定哪些资源需要加锁
• 加锁的范围应该越小越好，以减少线程的等待时间
• 确定锁的粒度（例如，我们可以对整个方法进行加锁，或者对某一部分进行加锁）

下面是一个使用synchronized块实现的简单示例：

// 定义一个共享资源
private static Object lock = new Object();

// 在ShutDown Hook中使用同步块
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
  @Override
  public void run() {
    synchronized (lock) {
      // 执行清理工作
    }
  }
});

3. 避免使用多个ShutDown Hook

使用多个ShutDown Hook可能会导致死锁问题的发生。理由很简单：由于ShutDown Hook是在应用程序关闭过程中执行的，如果多个ShutDown Hook之间存在依赖关系，那么它们可能会互相等待，从而导致死锁。为了避免这种情况，我们应该尽量减少ShutDown Hook的数量，并确保它们之间没有任何依赖关系。

示例

下面是一个使用ShutDown Hook的简单示例。假设我们有一个数据库连接池，它需要在应用程序关闭时关闭所有数据库连接。我们可以使用ShutDown Hook来实现这个功能：

public class ConnectionPool {
  private List<Connection> connections;

  public ConnectionPool(int poolSize) {
    connections = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
      Connection conn = createConnection();
      connections.add(conn);
    }

    // 添加ShutDown Hook
    Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
      @Override
      public void run() {
        for (Connection conn : connections) {
          try {
            conn.close();
          } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }
    });
  }
}

在上面的示例中，我们在构造函数中添加ShutDown Hook，用于在应用程序关闭时关闭所有数据库连接。由于ShutDown Hook是在Spring框架中的一个线程，它可能会引发死锁问题。为了避免这个问题，我们可以使用synchronized块来对资源进行同步。

另一个示例是，多个ShutDown Hook之间的依赖关系可能会导致死锁。例如，假设我们有两个ShutDown Hook，它们被添加到应用程序中，其中一个ShutDown Hook依赖于另一个ShutDown Hook的执行结果。这个示例可以使用多线程来模拟：

public class ShutDownHookDemo {
  private static Object lock1 = new Object();
  private static Object lock2 = new Object();

  public static void main(String[] args) {
    // 添加第一个ShutDown Hook
    Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
      @Override
      public void run() {
        synchronized (lock1) {
          // 模拟长时间的清理工作
          try {
            Thread.sleep(2000L);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }

          System.out.println("ShutDown Hook 1 executed");
        }
      }
    });

    // 添加第二个ShutDown Hook
    Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
      @Override
      public void run() {
        synchronized (lock2) {
          // 模拟长时间的清理工作
          try {
            Thread.sleep(2000L);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }

          System.out.println("ShutDown Hook 2 executed");
        }
      }
    });

    // 启动线程让ShutDown Hook之间产生依赖关系
    new Thread() {
      @Override
      public void run() {
        synchronized (lock1) {
          System.out.println("Thread holds lock1");

          try {
            Thread.sleep(2000L);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }

          synchronized (lock2) {
            System.out.println("Thread holds lock2");
          }
        }
      }
    }.start();
  }
}

在上面的示例中，我们添加了两个ShutDown Hook，并创建了一个线程，该线程通过持有lock1锁来制造ShutDown Hook之间的依赖关系。根据运行结果，我们可以看到程序陷入了死锁状态。

总之，ShutDown Hook死锁是Spring框架中的一个常见问题。我们可以通过避免在ShutDown Hook中调用外部资源、使用合适的锁机制和尽量减少ShutDown Hook的数量来避免这个问题。