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从JDK源码看System.exit

2017-10-16 1256

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简介： 前言在编写的Java程序中有时会遇到用 System.exit 来关闭JVM，其中调用 exit 方法时会包含一个状态参数n，即System.exit(n)。

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前言

在编写的Java程序中有时会遇到用 System.exit 来关闭JVM，其中调用 exit 方法时会包含一个状态参数n，即System.exit(n)。这其实是一个约定值，如果为0则表示正常关闭，而非0则表示非正常关闭。这里我们从JDK源码看下不同状态都是怎么处理的。

System与Runtime

先看System类的exit方法如下，可以看到它是间接调用了Runtime对象的exit方法。

public static void exit(int status) {
    Runtime.getRuntime().exit(status);
}

而Runtime的exit方法如下，先使用SecurityManager检查是否有关闭JVM的权限，允许执行则调用Shutdown的exit方法。

public void exit(int status) {
    SecurityManager security = System.getSecurityManager();
    if (security != null) {
        security.checkExit(status);
    }
    Shutdown.exit(status);
}

Shutdown

进入到Shutdown类的exit方法，Java层面还有自己的状态state，它可能值为RUNNING、HOOKS和FINALIZERS，可以看到里面的主要逻辑是：
1. 不管什么状态下，status为非0时不执行任何Finalizer。
2. 在RUNNING状态下，状态转成HOOKS，然后先执行sequence方法，再执行halt方法停止JVM。
3. 在FINALIZERS状态下，status为非0时直接就调用halt方法停止JVM了，而status为0时还需要执行所有的finalizer，之后才调用halt方法停止JVM。

    static void exit(int status) {
        boolean runMoreFinalizers = false;
        synchronized (lock) {
            if (status != 0) runFinalizersOnExit = false;
            switch (state) {
            case RUNNING:       
                state = HOOKS;
                break;
            case HOOKS:         
                break;
            case FINALIZERS:
                if (status != 0) {
                    halt(status);
                } else {
                    runMoreFinalizers = runFinalizersOnExit;
                }
                break;
            }
        }
        if (runMoreFinalizers) {
            runAllFinalizers();
            halt(status);
        }
        synchronized (Shutdown.class) {
            sequence();
            halt(status);
        }
    }

sequence方法主要是控制钩子和Finalizer执行的顺序，判断状态不为HOOKS则直接返回，然后执行所有的钩子，把state改为FINALIZERS，最后执行所有finalizer。

private static void sequence() {
        synchronized (lock) {
            if (state != HOOKS) return;
        }
        runHooks();
        boolean rfoe;
        synchronized (lock) {
            state = FINALIZERS;
            rfoe = runFinalizersOnExit;
        }
        if (rfoe) runAllFinalizers();
    }

halt方法

执行JVM是通过halt方法实现，这时System.exit(n)的状态n继续往下传递，最终是调用了一个本地的halt0方法。

static void halt(int status) {
    synchronized (haltLock) {
        halt0(status);
    }
}

static native void halt0(int status);

对应的本地方法如下，主要是调用了JVM_Halt函数，

JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_lang_Shutdown_halt0(JNIEnv *env, jclass ignored, jint code)
{
    JVM_Halt(code);
}

继续往下，JVM_Halt函数主要包含了before_exit函数和vm_exit函数，before_exit函数主要做退出前的一些工作，它只会被执行一次，在多个线程情况下只有获取锁的才能执行，其他线程都必须等。

JVM_ENTRY_NO_ENV(void, JVM_Halt(jint code))
  before_exit(thread);
  vm_exit(code);
JVM_END

而vm_exit函数如下，这里code仍然是Java调用System.exit(n)时传递来的，最主要的是vm_direct_exit函数，它先向jvm发出关闭通知，然后再调用exit函数退出，状态值继续往下传，这时的状态值已经传递到操作系统的API。

void vm_exit(int code) {
  Thread* thread = ThreadLocalStorage::is_initialized() ?
    ThreadLocalStorage::get_thread_slow() : NULL;
  if (thread == NULL) {
    vm_direct_exit(code);
  }

  if (VMThread::vm_thread() != NULL) {
    VM_Exit op(code);
    if (thread->is_Java_thread())
      ((JavaThread*)thread)->set_thread_state(_thread_in_vm);
    VMThread::execute(&op); VM Thread.
    vm_direct_exit(code);
  } else {
    vm_direct_exit(code);
  }
  ShouldNotReachHere();
}

void vm_direct_exit(int code) {
  notify_vm_shutdown();
  os::wait_for_keypress_at_exit();
  ::exit(code);
}

总结

Java的System.exit(n)的状态码最终是传递到操作系统的API，所以它的含义与操作系统API的含义相关，当然这个过程Java还会有自己的一些机制工作需要处理。可以说目前大多数平台都可以在 main 函数中直接 return退出程序，但某些平台下不能这样处理，所以为了兼容需要使用 exit() 来退出。

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