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如何优雅地停止 Spring Boot 应用?

首先来介绍下什么是优雅地停止,简而言之,就是对应用进程发送停止指令之后,能保证正在执行的业务操作不受影响,可以继续完成已有请求的处理,但是停止接受新请求

在 Spring Boot 2.3 中增加了新特性优雅停止,目前 Spring Boot 内置的四个嵌入式 Web 服务器(Jetty、Reactor Netty、Tomcat 和 Undertow)以及反应式和基于 Servlet 的 Web 应用程序都支持优雅停止。

下面,我们先用新版本尝试下:

Spring Boot 2.3 优雅停止

首先创建一个 Spring Boot 的 Web 项目,版本选择 2.3.0.RELEASE,Spring Boot 2.3.0.RELEASE 版本内置的 Tomcat 为 9.0.35

然后需要在 application.yml 中添加一些配置来启用优雅停止的功能:

# 开启优雅停止 Web 容器,默认为 IMMEDIATE:立即停止
server:
  shutdown: graceful

# 最大等待时间
spring:
  lifecycle:
    timeout-per-shutdown-phase: 30s

其中,平滑关闭内置的 Web 容器(以 Tomcat 为例)的入口代码在 org.springframework.boot.web.embedded.tomcatGracefulShutdown 里,大概逻辑就是先停止外部的所有新请求,然后再处理关闭前收到的请求,有兴趣的可以自己去看下。

内嵌的 Tomcat 容器平滑关闭的配置已经完成了,那么如何优雅关闭 Spring 容器了,就需要 Actuator 来实现 Spring 容器的关闭了。

然后加入 actuator 依赖,依赖如下所示:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

然后接着再添加一些配置来暴露 actuator 的 shutdown 接口:

# 暴露 shutdown 接口
management:
  endpoint:
    shutdown:
      enabled: true
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: shutdown

其中通过 Actuator 关闭 Spring 容器的入口代码在 org.springframework.boot.actuate.context 包下 ShutdownEndpoint 类中,主要的就是执行 doClose() 方法关闭并销毁 applicationContext,有兴趣的可以自己去看下。

配置搞定后,然后在 controller 包下创建一个 WorkController 类,并有一个 work 方法,用来模拟复杂业务耗时处理流程,具体代码如下:

@RestController
public class WorkController {

    @GetMapping("/work")
    public String work() throws InterruptedException {
        // 模拟复杂业务耗时处理流程
        Thread.sleep(10 * 1000L);
        return "success";
    }
}

然后,我们启动项目,先用 Postman 请求 http://localhost:8080/work 处理业务:

然后在这个时候,调用 http://localhost:8080/actuator/shutdown 就可以执行优雅地停止,返回结果如下:

{
    "message": "Shutting down, bye..."
}

如果在这个时候,发起新的请求 http://localhost:8080/work,会没有反应:

再回头看第一个请求,返回了结果:success

其中有几条服务日志如下:

2020-05-20 23:05:15.163  INFO 102724 --- [     Thread-253] o.s.b.w.e.tomcat.GracefulShutdown        : Commencing graceful shutdown. Waiting for active requests to complete
2020-05-20 23:05:15.287  INFO 102724 --- [tomcat-shutdown] o.s.b.w.e.tomcat.GracefulShutdown        : Graceful shutdown complete
2020-05-20 23:05:15.295  INFO 102724 --- [     Thread-253] o.s.s.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor  : Shutting down ExecutorService 'applicationTaskExecutor'

从日志中也可以看出来,当调用 shutdown 接口的时候,会先等待请求处理完毕后再优雅地停止。

到此为止,Spring Boot 2.3 的优雅关闭就讲解完了,是不是很简单呢?如果是在之前不支持优雅关闭的版本如何去做呢?

Spring Boot 旧版本优雅停止

在这里介绍 GitHub 上 issue 里 Spring Boot 开发者提供的一种方案:

选取的 Spring Boot 版本为 2.2.6.RELEASE,首先要实现 TomcatConnectorCustomizer 接口,该接口是自定义 Connector 的回调接口:

@FunctionalInterface
public interface TomcatConnectorCustomizer {

	void customize(Connector connector);
}

除了定制 Connector 的行为,还要实现 ApplicationListener<ContextClosedEvent> 接口,因为要监听 Spring 容器的关闭事件,即当前的 ApplicationContext 执行 close() 方法,这样我们就可以在请求处理完毕后进行 Tomcat 线程池的关闭,具体的实现代码如下:

@Bean
public GracefulShutdown gracefulShutdown() {
    return new GracefulShutdown();
}

private static class GracefulShutdown implements TomcatConnectorCustomizer, ApplicationListener<ContextClosedEvent> {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(GracefulShutdown.class);

    private volatile Connector connector;

    @Override
    public void customize(Connector connector) {
        this.connector = connector;
    }

    @Override
    public void onApplicationEvent(ContextClosedEvent event) {
        this.connector.pause();
        Executor executor = this.connector.getProtocolHandler().getExecutor();
        if (executor instanceof ThreadPoolExecutor) {
            try {
                ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = (ThreadPoolExecutor) executor;
                threadPoolExecutor.shutdown();
                if (!threadPoolExecutor.awaitTermination(30, TimeUnit.SECONDS)) {
                    log.warn("Tomcat thread pool did not shut down gracefully within 30 seconds. Proceeding with forceful shutdown");
                }
            } catch (InterruptedException ex) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }
    }
}

有了定制的 Connector 回调,还需要在启动过程中添加到内嵌的 Tomcat 容器中,然后等待监听到关闭指令时执行,addConnectorCustomizers 方法可以把定制的 Connector 行为添加到内嵌的 Tomcat 中,具体代码如下:

@Bean
public ConfigurableServletWebServerFactory tomcatCustomizer() {
    TomcatServletWebServerFactory factory = new TomcatServletWebServerFactory();
    factory.addConnectorCustomizers(gracefulShutdown());
    return factory;
}

到此为止,内置的 Tomcat 容器平滑关闭的操作就完成了,Spring 容器优雅停止上面已经说过了,再次就不再赘述了。

通过测试,同样可以达到上面那样优雅停止的效果。

总结

本文主要讲解了 Spring Boot 2.3 版本和旧版本的优雅停止,避免强制停止导致正在处理的业务逻辑会被中断,进而导致产生业务异常的情形。

另外使用 Actuator 的同时要注意安全问题,比如可以通过引入 security 依赖,打开安全限制并进行身份验证,设置单独的 Actuator 管理端口并配置只对内网开放等。

本文的完整代码在 https://github.com/wupeixuan/SpringBoot-Learngraceful-shutdown 目录下。

最好的关系就是互相成就,大家的在看、转发、留言三连就是我创作的最大动力。

参考

https://github.com/spring-projects/spring-boot/issues/4657

https://github.com/wupeixuan/SpringBoot-Learn

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