如何在Java中优雅地处理SIGKILL信号

Question

程序接收到kill信号时如何进行清除操作？

例如，我连接的一个应用程序希望任何第三方应用程序（我的应用程序）在注销时发送finish命令。当我的应用程序被使用kill -9销毁时，最好的方法是发送哪个finish命令？

编辑1：无法捕获kill -9。谢谢大家指正。

编辑2：我想这种情况可能是当一个人只调用了“kill”（与ctrl-c相同）。

- Begui

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kill -9 对我来说意味着：“去吧，邪恶的进程，离开这里！” 这时进程将立即停止。 - ZoogieZork

在我所了解的大多数*nix系统中，无论用什么编程语言编写程序，都无法拦截并优雅地处理kill -9命令。 - President James K. Polk

除了其他人已经评论和回答的内容之外，如果你的Unix操作系统不会立即终止并重新获得被"kill -9"终止程序所使用的所有资源，那么操作系统就有问题。 - SyntaxT3rr0r

关于kill -9命令，man手册更精确地说：“9 KILL（不可捕获，不可忽略的kill）”。SIGKILL是由操作系统处理而非应用程序处理的信号。 - user1338062

真是太神奇了，SO是一个知识和乐趣的完整来源！@ZoogieZork用他非常独特的方式解释了-9开关，让我在沙发上独自笑了好几分钟，哈哈哈。确实让我的一天变得更美好了！ - Gustavo Pinsard

仅仅使用"kill"命令并不等同于按下Ctrl-C键，因为未指定发送哪个信号的"kill"命令将发送SIGTERM信号，而Ctrl-C键发送的是SIGINT信号。 - Alesya Huzik

Answer 1

任何语言的程序都无法处理 SIGKILL 信号，这是为了保证即使程序存在漏洞或恶意行为时也能强制终止程序。但 SIGKILL 并不是唯一终止程序的方式。另一种方式是使用 SIGTERM。程序可以处理该信号。程序应通过进行控制但快速的关闭来处理该信号。当计算机关闭时，关闭过程的最后阶段会向所有剩余进程发送 SIGTERM 信号，并给这些进程几秒钟的宽限期，然后发送 SIGKILL 信号。

除了 `kill -9` 之外，处理此问题的方法是注册一个 shutdown 钩子。如果您使用（SIGTERM）`kill -15`，则关闭钩子将起作用。 （SIGINT）`kill -2` 将导致程序优雅地退出并运行关闭钩子。

注册新的虚拟机关闭钩子。 Java 虚拟机响应两种事件而关闭： - 当最后一个非守护线程退出或调用 exit（等效于 System.exit）方法时，程序正常退出； - 在响应用户中断（例如键入 ^C）或系统范围事件（例如用户注销或系统关闭）时，虚拟机被终止。

我在OSX 10.6.3上尝试了以下测试程序，在执行kill -9时，它没有运行关闭挂钩，这是预期的。在执行kill -15时，每次都会运行关闭挂钩。

public class TestShutdownHook
{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread()
        {
            @Override
            public void run()
            {
                System.out.println("Shutdown hook ran!");
            }
        });

        while (true)
        {
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

在任何程序中，没有真正优雅地处理kill -9的方法。

在极少数情况下，虚拟机可能会中止，即在不干净关闭的情况下停止运行。当虚拟机在外部终止时，例如在Unix上使用SIGKILL信号或在Microsoft Windows上使用TerminateProcess调用时，就会发生这种情况。

唯一真正处理kill -9的选择是使用另一个监视程序来监视您的主程序是否消失，或者使用包装脚本。您可以使用轮询ps命令查找程序列表并在其消失时相应地进行操作。

#!/usr/bin/env bash

java TestShutdownHook
wait
# notify your other app that you quit
echo "TestShutdownHook quit"

- user177800

Answer 2

我会期望JVM优雅地中断（thread.interrupt()）应用程序创建的所有运行线程，至少对于SIGINT (kill -2)和SIGTERM (kill -15)信号。这样，信号将被转发到它们，允许在标准方式中进行线程取消和资源终止。

但事实并非如此（至少在我的JVM实现中：Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_25-b17), Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.25-b02, mixed mode)）。正如其他用户所评论的那样，使用shutdown hooks似乎是强制性的。

那么，我该如何处理它呢？

首先，我并不关心所有程序中的它，只在我想跟踪用户取消和意外结束的程序中关注它。例如，假设您的Java程序是由其他进程管理的进程。您可能希望区分它是否已经优雅地终止（来自管理进程的SIGTERM），或者是否发生了关闭（以便在启动时自动重新启动作业）。

作为基础，我总是让我的长时间运行的线程周期性地知道被中断的状态，并在被中断时抛出InterruptedException。这使得执行终止由开发人员控制（也产生与标准阻塞操作相同的结果）。然后，在线程堆栈的顶层，捕获InterruptedException并执行适当的清理。这些线程编码为知道如何响应中断请求。高cohesion设计。

因此，在这些情况下，我添加了一个关机钩子，它执行我认为JVM应默认执行的操作：中断仍在运行的应用程序创建的所有非守护线程：

Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Interrupting threads");
        Set<Thread> runningThreads = Thread.getAllStackTraces().keySet();
        for (Thread th : runningThreads) {
            if (th != Thread.currentThread() 
                && !th.isDaemon() 
                && th.getClass().getName().startsWith("org.brutusin")) {
                System.out.println("Interrupting '" + th.getClass() + "' termination");
                th.interrupt();
            }
        }
        for (Thread th : runningThreads) {
            try {
                if (th != Thread.currentThread() 
                && !th.isDaemon() 
                && th.isInterrupted()) {
                    System.out.println("Waiting '" + th.getName() + "' termination");
                    th.join();
                }
            } catch (InterruptedException ex) {
                System.out.println("Shutdown interrupted");
            }
        }
        System.out.println("Shutdown finished");
    }
});

在 github 上完整的测试应用程序: https://github.com/idelvall/kill-test

- idelvall

Answer 3

在某些JVM中，有办法处理自己的信号--请参见关于HotSpot JVM的这篇文章。

通过使用Sun内部的sun.misc.Signal.handle(Signal, SignalHandler)方法调用，您还可以注册信号处理程序，但可能无法处理像INT或TERM这样由JVM使用的信号。

要能够处理任何信号，您必须跳出JVM并进入操作系统领域。

通常我所做的（例如）是在Perl脚本中启动我的JVM，但通过使用waitpid系统调用使脚本等待JVM。

然后我会被告知JVM何时退出以及退出的原因，并采取必要的措施。

- Asgeir S. Nilsen

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请注意，您可以使用sun.misc.Signal捕获INT和TERM信号，但无法处理QUIT信号，因为JVM将其保留用于调试，也无法处理KILL信号，因为操作系统会立即终止JVM。尝试处理任何一个信号都会引发IllegalArgumentException异常。 - dimo414

Answer 4

您可以使用Runtime.getRuntime().addShutdownHook(...)，但不能保证它会在任何情况下都被调用。

- lexicore

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但是在使用kill -9命令时，几乎可以肯定它不会运行。 - President James K. Polk

Answer 5

参考 https://aws.amazon.com/blogs/containers/graceful-shutdowns-with-ecs/

本文介绍了在 Amazon Elastic Container Service (ECS) 中使用信号实现优雅停机的方法。通过这种方式，您可以确保在停止容器前，应用程序有足够的时间来完成正在执行的任务，并保存状态。

import sun.misc.Signal;
import sun.misc.SignalHandler;
 
public class ExampleSignalHandler {
    public static void main(String... args) throws InterruptedException {
        final long start = System.nanoTime();
        Signal.handle(new Signal("TERM"), new SignalHandler() {
            public void handle(Signal sig) {
                System.out.format("\nProgram execution took %f seconds\n", (System.nanoTime() - start) / 1e9f);
                System.exit(0);
            }
        });
        int counter = 0;
        while(true) {
            System.out.println(counter++);
            Thread.sleep(500);
        }
    }
}

- deeshank

Answer 6

对于kill -9的一种应对方式是，有一个单独的进程来监视被杀死的进程，并在必要时进行清理。这可能涉及IPC并且需要相当多的工作，而且您仍然可以通过同时杀死两个进程来覆盖它。我认为，在大多数情况下，这将不值得麻烦。

使用-9杀死进程的人理论上应该知道自己在做什么，并且可能会使事情处于不一致状态。

- Arno Schäfer