shutdownHook死锁问题解决

最近碰到一个问题，通过脚本执行kill -15后，程序并没有退出，进程一直都在，最后被退出脚本的通过kill -9，杀死。导致数据完整性被破坏，程序再重启后不可用。通过排查认后发现是在执行shutdownHook时死锁程序死锁。

复现问题

导致问题的代码，

通过定位发现，程序在

public class Test {
  private static final Object lock = new Object();

  public static void main(String... args) {
    Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        System.out.println("Locking");
        synchronized (lock) {
          System.out.println("Locked");
        }
      }
    }));
    synchronized (lock) {
      System.out.println("Exiting");
      System.exit(0);
    }
  }
}

输出：

Exiting
Locking

原因

排查原因
分析一下 addShutdownHook 这个方法是怎么执行的，重点是 ApplicationShutdownHooks，每一个 shutdownHook 都使用一个Thread包装。

    public void addShutdownHook(Thread hook) {
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            sm.checkPermission(new RuntimePermission("shutdownHooks"));
        }
        ApplicationShutdownHooks.add(hook);
    }

重点：hooks，每个 hook线程put到hooks中。

    static synchronized void add(Thread hook) {
        if(hooks == null)
            throw new IllegalStateException("Shutdown in progress");

        if (hook.isAlive())
            throw new IllegalArgumentException("Hook already running");

        if (hooks.containsKey(hook))
            throw new IllegalArgumentException("Hook previously registered");

        hooks.put(hook, hook);
    }

添加后谁来处理shutdown这个操作，是 Shutdown.add 这里起了一个线程，处理所以主要的逻辑在 runHooks

    static {
        try {
            Shutdown.add(1 /* shutdown hook invocation order */,
                false /* not registered if shutdown in progress */,
                new Runnable() {
                    public void run() {
                        runHooks();
                    }
                }
            );
            hooks = new IdentityHashMap<>();
        } catch (IllegalStateException e) {
            // application shutdown hooks cannot be added if
            // shutdown is in progress.
            hooks = null;
        }
    }

这段代码中 hook.start(); 调用执行 hook的方法，之后调用 hook.join释放执行权。
问题就出在 hook.join上，程序执行到这里之后，卡住死锁，出不去了。
为什么，因为 join 实际就是 wait(0)，一旦当前线程调用wait(0)，就相当于释放执行权，等待其实线程notify()才能继续执行。
但是main线程调用System.exit(0)后，synchronized 当前线程为 main，hook.join拿不到被main未释放的锁，所以卡住

    static void runHooks() {
        Collection<Thread> threads;
        synchronized(ApplicationShutdownHooks.class) {
            threads = hooks.keySet();
            hooks = null;
        }

        for (Thread hook : threads) {
            hook.start();
        }
        for (Thread hook : threads) {
            while (true) {
                try {
                    hook.join();
                    break;
                } catch (InterruptedException ignored) {
                }
            }
        }
    }

通过工具排查

死锁.png

再看线程状态

线程状态

通过代码线程堆栈来确认就是这个原因

1. main 方法是：WAIT 状态
2. Thread-0是：RUNNING 状态，但是进入synchronized之后就会BLOCKED住

这里就对应上图的两个线程的状态

线程堆栈

解决

移除 shutdownHook 中不必要的加锁。

1. 移除 shutdownHook 中不必要的加锁，shutdown 场景中很不需要用到加锁
2. 使用不同的加锁对象，如果一定需要加锁，可以在 shutdownHook 的线程内使用一把新的锁，这样即可以保证安全性，又不会死锁。

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