面试官: 什么是 Hook (钩子) 线程以及应用场景?

Posted 2021-02-16

一、Hook 线程介绍

通常情况下，我们可以向应用程序注入一个或多个 Hook (钩子) 线程，这样，在程序即将退出的时候，也就是 JVM 程序即将退出的时候，Hook 线程就会被启动执行。

先看一段示例代码：

①：为应用程序注入一个钩子（Hook）线程，线程中，打印了相关日志，包括正在运行以及退出的日志；
②：再次注入一个同样逻辑的钩子（Hook）线程；
③：主线程执行结束，打印日志；

运行这段代码，来验证一下：

从打印日志看到，当主线程执行结束，也就是 JVM 进程即将退出的时候，注入的两个 Hook 线程都被启动并打印相关日志。

二、Hook 线程的应用场景&注意事项

2.1 应用场景

上面我们已经知道了， Hook 线程能够在 JVM 程序退出的时候被启动且执行，那么，我们能够通过这种特性，做点什么呢？

罗列一些常见应用场景：

防止程序重复执行，具体实现可以在程序启动时，校验是否已经生成 lock 文件，如果已经生成，则退出程序，如果未生成，则生成 lock 文件，程序正常执行，最后再注入 Hook 线程，这样在 JVM 退出的时候，线程中再将 lock 文件删除掉；

PS: 这种防止程序重复执行的策略，也被应用于 mysql 服务器，zookeeper, kafka 等系统中。

Hook 线程中也可以执行一些资源释放的操作，比如关闭数据库连接，Socket 连接等。

2.2 注意事项

• Hook 线程只有在正确接收到退出信号时，才能被正确执行，如果你是通过 kill -9这种方式，强制杀死的进程，那么抱歉，进程是不会去执行 Hook 线程的，为什么呢？你想啊，它自己都被强制干掉了，哪里还管的上别人呢？
• 请不要在 Hook 线程中执行一些耗时的操作，这样会导致程序长时间不能退出。

三、Hook 线程防应用重启实战

针对上面防应用重启的场景，利用 Hook 线程，我们来实战一下，贴上代码：

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * @author 小泽java
 * @date 2019/4/15
 * @time 下午3:56
 * @discription
 **/
public class PreventDuplicated {
 /** .lock 文件存放路径 */
 private static final String LOCK_FILE_PATH = "./";

 /** .lock 文件名称 */
 private static final String LOCK_FILE_NAME = ".lock";
 public static void main(String[] args) {
 // 校验 .lock 文件是否已经存在
 checkLockFile();
 // 注入 Hook 线程
 addShutdownHook();
 // 模拟程序一直运行
 for (;;) {
 try {
 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
 System.out.println("The program is running ...");
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }
 }
 /**
 * 注入 Hook 线程
 */
 private static void addShutdownHook() {
 Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
 // 接受到了退出信号
 System.out.println("The program received kill signal.");
 // 删除 .lock 文件
 deleteLockFile();
 }));
 }
 /**
 * 校验 .lock 文件是否已经存在
 */
 private static void checkLockFile() {
 if (isLockFileExisted()) {
 // .lock 文件已存在, 抛出异常, 退出程序
 throw new RuntimeException("The program already running.");
 }
 // 不存在，则创建 .lock 文件
 createLockFile();
 }
 /**
 * 创建 .lock 文件
 */
 private static void createLockFile() {
 File file = new File(LOCK_FILE_PATH + LOCK_FILE_NAME);
 try {
 file.createNewFile();
 } catch (IOException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }
 /**
 * .lock 文件 是否存在
 * @return
 */
 private static boolean isLockFileExisted() {
 File file = new File(LOCK_FILE_PATH + LOCK_FILE_NAME);
 return file.exists();
 }
 /**
 * 删除 .lock 文件
 */
 private static void deleteLockFile() {
 File file = new File(LOCK_FILE_PATH + LOCK_FILE_NAME);
 file.delete();
 }
}
</pre>

运行程序，控制台输出如下：

程序一直运行中，再来看下 .lock 文件是否生成：

文件生成成功，接下来，我们再次运行程序，看看是否能够重复启动：

可以看到，无法重复运行程序，且抛出了 The program already running. 的运行时异常。接下来，通过 kill pid 或者 kill -l pid 命令来结束进程：

程序在即将退出的时候，启动了 Hook 线程，在看下 .lock 文件是否已被删除：

到此，Hook 线程代码实战部分结束了。