Two-Phase-Termination设计模式(上)

Alleria Windrunner 2020-06-03

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什么是 Two Phase Termination 模式

当一个线程正常结束，或者因被打断而结束，或者因出现异常而结束时，我们需要考虑如何同时释放线程中资源，比如文件句柄、socket 套接字句柄、数据库连接等比较稀缺的资源。Two Phase Termination 设计模式如图所示。

如上图所示，我们使用“作业中”表示线程的执行状态，当希望结束这个线程时，发出线程结束请求，接下来线程不会立即结束，而是会执行相应的资源释放动作直到真正的结束，在终止处理状态时，线程虽然还在运行，但是进行的是终止处理工作，因此终止处理又称为线程结束的第二个阶段，而受理终止要求则被称为线程结束的第一个阶段。

在进行线程两阶段终结的时候需要考虑如下几个问题。

第二阶段的终止保证安全性，比如涉及对共享资源的操作。
要百分之百地确保线程结束，假设在第二个阶段出现了死循环、阻塞等异常导致无法结束。
对资源的释放时间要控制在一个可控的范围之内。

Two Phase Termination 的示例

线程停止的 Two Phase Termination

Two Phase Termination 与其说是一个模式，还不如说是线程使用的一个技巧（best practice）。其主要针对的是当线程结束生命周期时，能有机会做一些资源释放的动作，我们在之前的文章中定义了用于处理客户端连接的 Handler（ClientHandler），在本篇中我们继续使用它作为我们的示例：

@Override
public void run()
{
    try
    {
        this.chat();
    } catch (IOException e)
    {
        e.printStackTrace();
    }
}
private void chat() throws IOException
{
    BufferedReader bufferedReader = wrap2Reader(this.socket.getInputStream());
    PrintStream printStream = wrap2Print(this.socket.getOutputStream());
    String received;
    while ((received = bufferedReader.readLine()) != null)
    {
        System.out.printf("client:%s-message:%s\n", clientIdentify, received);
        if (received.equals("quit"))
        {
            write2Client(printStream, "client will close");
            socket.close();
            break;
        }
        write2Client(printStream, "Server:" + received);
    }
}

当客户端发送 quit 指令时，服务端会断开与客户端的连接“socket.close（）；”，如果客户端发送正常信息后发生异常，chat 方法会抛出错误，那么此时该线程的任务执行也将结束，socket 和 thread 一样都属于严重依赖操作系统资源的对象，各个操作系统中可供创建的线程数量有限，为了能够确保客户端即使异常关闭，我们也能够尽快地释放 socket 资源，two phase Termination 设计模式将是一种比较好的解决方案，示例代码如下：

@Override
public void run()
{
    try
    {
        this.chat();
    } catch (IOException e)
    {
        e.printStackTrace();
    } finally
    {
        //任务执行结束时，执行释放资源的工作
        this.release();
    }
}
private void release()
{
    try
    {
        if (socket != null)
        {
            socket.close();
        }
    } catch (Throwable e)
    {
        //ignore
    }
}

当 chat 方法出现异常会被 run 方法捕获，在 run 方法中加入 finally 子句，用于执行客户端 socket 的主动关闭，为了使客户端的关闭不影响线程任务的结束，我们捕获了 Throwable 异常（在关闭客户端连接时出现的异常，视为不可恢复的异常，基本上没有针对该异常进行处理的必要）。

上面的这个例子是针对线程（任务）关闭时进行资源释放的举例，那么当一个进程主动关闭或者异常关闭的时候，可不可以也进行两阶段的 termination 呢？

进程关闭的 Two Phase Termination

如同线程关闭需要进行资源释放一样，不论是进程的主动关闭还是被动关闭（出现异常）都需要对持有的资源进行释放，通过为进程注入一个或者多个 hook 线程的方式进行两阶段的结束。

数据库

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