tomcat无法正常关闭问题分析及解决

问题描述

通常，我们都会直接使用tomcat提供的脚本执行关闭操作，如下：

# sh bin/shutdown.sh 
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/apache-tomcat-7.0.59
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/apache-tomcat-7.0.59
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/apache-tomcat-7.0.59/temp
Using JRE_HOME:        /usr/local/jdk1.8.0_121
Using CLASSPATH:       /usr/local/apache-tomcat-7.0.59/bin/bootstrap.jar:/usr/local/apache-tomcat-7.0.59/bin/tomcat-juli.jar

但是执行该关闭操作之后，有时候会发现tomcat进程依然存在：

# ps uax |grep tomcat
root       1199  0.0  0.0   9120   468 ?        Ss   21:53   0:00 /sbin/dhclient -H centosx64_tomcat1 -1 -q -lf /var/lib/dhclient/dhclient-eth2.leases -pf /var/run/dhclient-eth2.pid eth2
root       2081  9.7 60.7 2192828 295224 pts/0  Sl   22:04   1:04 /usr/local/jdk1.8.0_121/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/usr/local/apache-tomcat-7.0.59/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Dmoc.debug=true -Djava.endorsed.dirs=/usr/local/apache-tomcat-7.0.59/endorsed -classpath /usr/local/apache-tomcat-7.0.59/bin/bootstrap.jar:/usr/local/apache-tomcat-7.0.59/bin/tomcat-juli.jar -Dcatalina.base=/usr/local/apache-tomcat-7.0.59 -Dcatalina.home=/usr/local/apache-tomcat-7.0.59 -Djava.io.tmpdir=/usr/local/apache-tomcat-7.0.59/temp org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
root       2192  0.0  0.1 103332   848 pts/0    S+   22:15   0:00 grep tomcat

这时我们就只能通过强制杀死进程的方式停止Tomcat了：kill -9 <tomcat_process_id>。
那么，为什么使用shutdown.sh无法正常停止Tomcat进程呢？

原因分析

停止Tomcat原理分析

我们先来看看tomcat实现关闭的原理是什么？如下为shutdown.sh脚本内容：

PRGDIR=`dirname "$PRG"`
EXECUTABLE=catalina.sh

# Check that target executable exists
if $os400; then
  # -x will Only work on the os400 if the files are:
  # 1. owned by the user
  # 2. owned by the PRIMARY group of the user
  # this will not work if the user belongs in secondary groups
  eval
else
  if [ ! -x "$PRGDIR"/"$EXECUTABLE" ]; then
    echo "Cannot find $PRGDIR/$EXECUTABLE"
    echo "The file is absent or does not have execute permission"
    echo "This file is needed to run this program"
    exit 1
  fi
fi

exec "$PRGDIR"/"$EXECUTABLE" stop "$@"

显然，shutdown.sh只是一个执行入口，真正执行关闭操作是在catalina.sh中实现的，继续查看catalina.sh脚本内容，在其中关于调用stop方法的地方可以看到如下信息：

eval "\"$_RUNJAVA\"" $LOGGING_MANAGER $JAVA_OPTS \
    -Djava.endorsed.dirs="\"$JAVA_ENDORSED_DIRS\"" -classpath "\"$CLASSPATH\"" \
    -Dcatalina.base="\"$CATALINA_BASE\"" \
    -Dcatalina.home="\"$CATALINA_HOME\"" \
    -Djava.io.tmpdir="\"$CATALINA_TMPDIR\"" \
    org.apache.catalina.startup.Bootstrap "$@" stop
# stop failed. Shutdown port disabled? Try a normal kill.
  if [ $? != 0 ]; then
    if [ ! -z "$CATALINA_PID" ]; then
      echo "The stop command failed. Attempting to signal the process to stop through OS signal."
      kill -15 `cat "$CATALINA_PID"` >/dev/null 2>&1
    fi
  fi

首先需要调用Tomcat的Bootstrap类，然后再通过kill命名停止Tomcat进程。但是注意 到在这里使用kill命令发送的信号为SIGTERM（15），也就是说有可能不能停止Tomcat进程（如：进程未释放系统资源）。

下面先追踪一下Bootstrap类的实现：

if (command.equals("startd")) {
    args[args.length - 1] = "start";
    daemon.load(args);
    daemon.start();
} else if (command.equals("stopd")) {
    args[args.length - 1] = "stop";
    daemon.stop();
} else if (command.equals("start")) {
    daemon.setAwait(true);
    daemon.load(args);
    daemon.start();
} else if (command.equals("stop")) {
    daemon.stopServer(args);
} else if (command.equals("configtest")) {
    daemon.load(args);
if (null==daemon.getServer()) {
    System.exit(1);
}
    System.exit(0);
} else {
    log.warn("Bootstrap: command \"" + command + "\" does not exist.");
}

在Bootstrap的main方法中会根据在catalina.sh脚本传递的不同参数（start，stop）执行不同的方法。其中，当参数为stop时会调用stopServer()方法。

/**
 * Stop the standalone server.
 * @param arguments Command line arguments
 * @throws Exception Fatal stop error
 */
public void stopServer(String[] arguments)
    throws Exception {

    Object param[];
    Class<?> paramTypes[];
    if (arguments==null || arguments.length==0) {
        paramTypes = null;
        param = null;
    } else {
        paramTypes = new Class[1];
        paramTypes[0] = arguments.getClass();
        param = new Object[1];
        param[0] = arguments;
    }
    Method method =
    catalinaDaemon.getClass().getMethod("stopServer", paramTypes);
    method.invoke(catalinaDaemon, param);
}

实际上，最终的停止服务操作是通过反射方式执行了Catalina类中的stopServer()方法，如下所示：

public void stopServer(String[] arguments) {

    if (arguments != null) {
        arguments(arguments);
    }
    Server s = getServer();
    if (s == null) {
        // Create and execute our Digester
        Digester digester = createStopDigester();
        File file = configFile();
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(file)) {
            InputSource is =
            new InputSource(file.toURI().toURL().toString());
            is.setByteStream(fis);
            digester.push(this);
            digester.parse(is);
        } catch (Exception e) {
            log.error("Catalina.stop: ", e);
            System.exit(1);
        }
    } else {
        // Server object already present. Must be running as a service
        try {
            s.stop();
        } catch (LifecycleException e) {
            log.error("Catalina.stop: ", e);
        }
        return;
    }

    // Stop the existing server
    s = getServer();
    if (s.getPort()>0) {
        try (Socket socket = new Socket(s.getAddress(), s.getPort());
            OutputStream stream = socket.getOutputStream()) {
            String shutdown = s.getShutdown();
            for (int i = 0; i < shutdown.length(); i++) {
                stream.write(shutdown.charAt(i));
            }
            stream.flush();
        } catch (ConnectException ce) {
            log.error(sm.getString("catalina.stopServer.connectException",
                                       s.getAddress(),
                                       String.valueOf(s.getPort())));
            log.error("Catalina.stop: ", ce);
            System.exit(1);
        } catch (IOException e) {
            log.error("Catalina.stop: ", e);
            System.exit(1);
        }
    } else {
        log.error(sm.getString("catalina.stopServer"));
        System.exit(1);
    }
}

如上所示，Tomcat进程的关闭操作需要做2件事：
第一：调用Bootstrap类的方法释放Tomcat进程所占用的资源。
第二：使用kill命令停止Tomcat进程：kill -15 <tomcat_process_id>。

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为什么停止Tomcat之后进程依然存在

Tomcat是一个Servlet容器，用于部署Serlvet程序（我们通常写的各种Java Web应用本质上就是一个Servlet程序）。也就说，在停止Tomcat时不仅仅需要释放Tomcat进程本身所占用的资源，还需要释放Serlvet程序所占用的资源。而出现“停止Tomcat之后进程依然存在”这种现象的主要原因就是：我们自己写的Java Web应用在Tomcat容器停止时没有正常释放所占用的系统资源，比如：线程池未关闭，输入输出流未关闭等等。我在实际开发中就曾遇到因Kafka客户端未关闭到导致Tomcat无法正常停止的情况。然而，这却是很多做Web应用开发的程序员未引起注意的地方。往往都是不能正常关闭就直接强制杀死进程，当然达到了目的，但这并不是一个很好的做法。

解决方案

我们必须确保在容器退出时正确地释放相应资源，如：实现ServletContextListener监听器接口，在contextDestroyed()方法中执行相应的关闭操作。

public class ResListener implements ServletContextListener {
    public void contextInitialized(ServletContextEvent sce) {
        //TODO：初始化资源
    }

    // 释放资源,否则容器无法正常关闭
    public void contextDestroyed(ServletContextEvent sce) {
        //TODO：释放资源
    }
}

【参考】
[1]. http://han.guokai.blog.163.com/blog/static/1367182712010731149286/ Tomcat无法正常关闭