写在前面

最近看众多框架源码的时候都看到使用到了Shutdown Hook机制。比如下图：SkyWalking、Spring、Tomcat等等框架，几乎只要是Java层面的框架都会使用到此机制。所以，借用论坛给读者写一篇关于JVM Shutdown Hook 机制原理分析以及源码分析。

Shutdown Hook 机制原理：

这里就不提供代码案例展示了，因为上面几个框架源码已经展示的很明显了。

JVM提供的一个hook机制，在JVM关闭之前JVM自动触发开发者实现的hook。开发者可以在运行期间动态添加或者删除hook。此机制目的也很简单，让开发者可以在JVM关闭之前做收尾工作，合理的释放自己想释放的资源，而不是全部委托给JVM来释放。大致流程图如下：

源码分析：

从上述的大致流程图可以分析得出源码分为2个步骤：

Java层面如何注册ShutdownHook任务
JVM层面如何回掉所有的ShutdownHook任务

先从读者都能看懂的Java层面入手

Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(()-> System.out.println("shutdownHook..")));public void addShutdownHook(Thread hook) {SecurityManager sm = System.getSecurityManager();if (sm != null) {sm.checkPermission(new RuntimePermission("shutdownHooks"));}ApplicationShutdownHooks.add(hook);
}

这里调用了ApplicationShutdownHooks.add方法，把传入的Thread线程添加进去。

class ApplicationShutdownHooks {private static IdentityHashMap<Thread, Thread> hooks;static {try {// 调用Shutdown类的静态方法add，注册一个runnable任务。Shutdown.add(1 ,false,new Runnable() {public void run() {// runnable回掉runHooks方法。runHooks();}});hooks = new IdentityHashMap<>();} }// 传入线程和任务体static synchronized void add(Thread hook) {…………// 添加到全局集合中，等待被回掉。hooks.put(hook, hook);}// 回掉方法。static void runHooks() {Collection<Thread> threads;synchronized(ApplicationShutdownHooks.class) {threads = hooks.keySet();hooks = null;}// 执行注册的所有的hook。for (Thread hook : threads) {hook.start();}// 等待所有的hook执行完毕。for (Thread hook : threads) {while (true) {try {hook.join();break;} catch (InterruptedException ignored) {}}}}
}

这里描述出来可能比较绕，因为存在多次回掉，笔者认为代码不难，应该读者都能够自己看明白。不过这里还是对以上代码做一个总结。

Runtime.getRuntime().addShutdownHook方法调用了ApplicationShutdownHooks.add(hook); 把线程对象传入。
add方法内部非常简单把线程对象添加到全局的hooks集合中（注意这里的一切都是static修饰的，所以是类共享的，也即是唯一的）
ApplicationShutdownHooks类中static静态代码块中调用Shutdown.add方法，注册了一个Runnable任务。
Runnable任务的run任务体执行的是runHooks方法，也即最终会回掉runHooks方法。
runHooks方法就非常的明显了，启动全局hooks线程集合的线程对象（这也对应上第一点），并且此处阻塞直到所有的线程执行完毕。
所以接下来需要分析Shutdown类做了些什么。

class Shutdown {// 全局的Runnable数组private static final Runnable[] hooks = new Runnable[MAX_SYSTEM_HOOKS];static void add(int slot, boolean registerShutdownInProgress, Runnable hook) {synchronized (lock) {…………// 添加到全局数组中hooks[slot] = hook;}}private static void runHooks() {for (int i=0; i < MAX_SYSTEM_HOOKS; i++) {try {Runnable hook;synchronized (lock) {currentRunningHook = i;hook = hooks[i];}if (hook != null) // 回掉Runnable，也即执行ApplicationShutdownHooks类中runHooks方法hook.run();} }}private static void sequence() {synchronized (lock) {if (state != HOOKS) return;}// 执行runHooks方法runHooks();boolean rfoe;synchronized (lock) {state = FINALIZERS;rfoe = runFinalizersOnExit;}if (rfoe) runAllFinalizers();}static void shutdown() {synchronized (lock) {switch (state) {case RUNNING:       /* Initiate shutdown */state = HOOKS;break;case HOOKS:         /* Stall and then return */case FINALIZERS:break;}}synchronized (Shutdown.class) {// 执行sequence方法sequence();}}
}

Shutdown类中add方法接收ApplicationShutdownHooks类static静态代码块传入的Runnable任务，添加到全局的Runnable数组中。在Shutdown类中shutdown方法回掉sequence方法，而在sequence方法中回掉runHooks方法，而在Shutdown类中runHooks方法回掉Runnable任务。而回掉Runnable任务就是在执行执行ApplicationShutdownHooks类中runHooks方法。而执行ApplicationShutdownHooks类中runHooks方法就等于在启动开发者传入的Thread线程对象，最终执行开发者的自定义逻辑。

所以接下来只需要找到Shutdown类中shutdown方法调用处就全部闭环啦。到此，可能对于大部分的Java程序员找破头都找不出来哪里调用的。没错，这里是JVM调用的，所以接下来是JVM源码部分。

bool Threads::destroy_vm() {JavaThread* thread = JavaThread::current();{ MutexLocker nu(Threads_lock);// 这里对应上一句八股文，主线程执行完毕后，JVM关闭需要等待其他非守护线程执行完毕。while (Threads::number_of_non_daemon_threads() > 1 )// 阻塞等待。Threads_lock->wait(!Mutex::_no_safepoint_check_flag, 0,Mutex::_as_suspend_equivalent_flag);}…………// JDK12的特殊处理if (JDK_Version::is_jdk12x_version()) {HandleMark rm(thread);Universe::run_finalizers_on_exit();} else {// 执行Java程序注册的ShutdownHooks。thread->invoke_shutdown_hooks();}thread->exit(true);…………return true;
}

这里是JVM执行完main主线程后摧毁main主线程的逻辑代码。

也非常的简单，这里需要阻塞等待其他非守护线程执行完毕，然后执行invoke_shutdown_hooks方法去回掉Java程序注册的ShutdownHooks逻辑。

// 来自vmSymbols.hpp 映射表
template(shutdown_method_name,                      "shutdown")    
template(void_method_signature,                     "()V")  void JavaThread::invoke_shutdown_hooks() {…………// 拿到java_lang_Shutdown类对象。也即拿到Shutdown类对象。Klass* k =SystemDictionary::resolve_or_null(vmSymbols::java_lang_Shutdown(),THREAD);if (k != NULL) {instanceKlassHandle shutdown_klass (THREAD, k);JavaValue result(T_VOID);// 调用Shutdown类的shutdown方法。JavaCalls::call_static(&result,shutdown_klass,vmSymbols::shutdown_method_name(),vmSymbols::void_method_signature(),THREAD);}
}

到此，就全部闭环啦～！