淺談Java生命周期管理機(jī)制

更新時(shí)間：2016年01月13日 11:47:25 投稿：hebedich

最近有位細(xì)心的朋友在閱讀筆者的文章時(shí)，對(duì)java類(lèi)的生命周期問(wèn)題有一些疑惑，筆者打開(kāi)百度搜了一下相關(guān)的問(wèn)題，看到網(wǎng)上的資料很少有把這個(gè)問(wèn)題講明白的，主要是因?yàn)槟壳皣?guó)內(nèi)java方面的教材大多只是告訴你“怎樣做”，但至于“為什么這樣做”卻不多說(shuō)

先扯再說(shuō)

最近一直在研究某個(gè)國(guó)產(chǎn)開(kāi)源的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中間件，拉下其最新版的代碼到eclipse后，啟動(dòng)起來(lái)，然后做各種測(cè)試和代碼追蹤；用完想要關(guān)閉它時(shí)，拉出它的STOP類(lèi)想要運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)類(lèi)里赫然只寫(xiě)以下幾行代碼，于是我感覺(jué)瞬間受到了很多傷害。

  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(new Date() + ",server shutdown!");
  }

這個(gè)中間件啟動(dòng)和運(yùn)行的時(shí)候，開(kāi)啟了監(jiān)聽(tīng)，啟動(dòng)著許多線(xiàn)程在跑著，并且有許多socket連接。但是并沒(méi)有找到一個(gè)優(yōu)雅的方式將其關(guān)閉。于是無(wú)奈之下，我只能去點(diǎn)eclipse的心碎小紅點(diǎn)，強(qiáng)行停掉VM。

如果是一個(gè)架構(gòu)良好，模塊化清晰的軟件，特別是Server類(lèi)的軟件，擁有一套生命周期管理機(jī)制是非常重要的。不僅可以管理各個(gè)模塊的生命周期，也可以在啟停整個(gè)軟件的時(shí)候更優(yōu)雅，不會(huì)漏掉任何資源。

生命周期機(jī)制簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)

生命周期狀態(tài)

一個(gè)模塊的生命周期狀態(tài)一般有以下幾個(gè)：

新生 -> 初始化中 -> 初始化完成 -> 啟動(dòng)中 -> 啟動(dòng)完成 -> 正在暫停 -> 已經(jīng)暫停 -> 正在恢復(fù) -> 已經(jīng)恢復(fù) -> 正在銷(xiāo)毀 -> 已經(jīng)銷(xiāo)毀
其中，任何一個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)化如果失敗，那么就會(huì)進(jìn)入另外一種狀態(tài)：失敗。

為此，可以用一個(gè)枚舉類(lèi)來(lái)枚舉出這幾個(gè)狀態(tài)，如下所示：

public enum LifecycleState {

  NEW, //新生

  INITIALIZING, INITIALIZED, //初始化

  STARTING, STARTED, //啟動(dòng)

  SUSPENDING, SUSPENDED, //暫停

  RESUMING, RESUMED,//恢復(fù)

  DESTROYING, DESTROYED,//銷(xiāo)毀

  FAILED;//失敗

}

接口

生命周期中的各種行為規(guī)范，也需要一個(gè)接口來(lái)定義，如下所示:

public interface ILifecycle {

  /**
   * 初始化
   * 
   * @throws LifecycleException
   */
  public void init() throws LifecycleException;

  /**
   * 啟動(dòng)
   * 
   * @throws LifecycleException
   */
  public void start() throws LifecycleException;

  /**
   * 暫停
   * 
   * @throws LifecycleException
   */
  public void suspend() throws LifecycleException;

  /**
   * 恢復(fù)
   * 
   * @throws LifecycleException
   */
  public void resume() throws LifecycleException;

  /**
   * 銷(xiāo)毀
   * 
   * @throws LifecycleException
   */
  public void destroy() throws LifecycleException;

  /**
   * 添加生命周期監(jiān)聽(tīng)器
   * 
   * @param listener
   */
  public void addLifecycleListener(ILifecycleListener listener);

  /**
   * 刪除生命周期監(jiān)聽(tīng)器
   * 
   * @param listener
   */
  public void removeLifecycleListener(ILifecycleListener listener);

}

發(fā)生生命周期狀態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)，可能需要觸發(fā)對(duì)某類(lèi)事件感興趣的監(jiān)聽(tīng)者，因此ILifeCycle也定義了兩個(gè)方法可以添加和移除監(jiān)聽(tīng)者。分別是：public void addLifecycleListener(ILifecycleListener listener);和 public void removeLifecycleListener(ILifecycleListener listener);

監(jiān)聽(tīng)者也由一個(gè)接口來(lái)定義其行為規(guī)范，如下所示:

public interface ILifecycleListener {

  /**
   * 對(duì)生命周期事件進(jìn)行處理
   * 
   * @param event 生命周期事件
   */
  public void lifecycleEvent(LifecycleEvent event);
}

生命周期事件由LifecycleEvent來(lái)表示，如下所示:

public final class LifecycleEvent {

  private LifecycleState state;

  public LifecycleEvent(LifecycleState state) {
    this.state = state;
  }

  /**
   * @return the state
   */
  public LifecycleState getState() {
    return state;
  }

}

骨架實(shí)現(xiàn)

有了ILifeCycle接口以后，任何實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口的類(lèi)將會(huì)被作為一個(gè)生命周期管理對(duì)象，這個(gè)類(lèi)可以是一個(gè)socket監(jiān)聽(tīng)服務(wù)，也可以代表一個(gè)特定的模塊，等等。那我們是不是只要實(shí)現(xiàn)ILifeCycle就可以了? 可以這么說(shuō)，但考慮到各個(gè)生命周期管理對(duì)象在生命周期的各個(gè)階段會(huì)有一些共同的行為，比如說(shuō)：

設(shè)置自身的生命周期狀態(tài)
檢查狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是否符合邏輯
通知監(jiān)聽(tīng)者生命周期狀態(tài)發(fā)生了變化
因此，提供一個(gè)抽象類(lèi)AbstractLifeCycle，作為ILifeCycle的骨架實(shí)現(xiàn)是有重要意義的，這樣避免了很多的重復(fù)代碼，使得架構(gòu)更加清晰。這個(gè)抽象類(lèi)會(huì)實(shí)現(xiàn)ILifeCycle中定義的所有接口方法，并添加對(duì)應(yīng)的抽象方法，供子類(lèi)實(shí)現(xiàn)。AbstractLifeCycle可以這么實(shí)現(xiàn)：

public abstract class AbstractLifecycle implements ILifecycle {

  private List<ILifecycleListener> listeners = new CopyOnWriteArrayList<ILifecycleListener>();

  /**
   * state 代表當(dāng)前生命周期狀態(tài)
   */
  private LifecycleState state = LifecycleState.NEW;

  /*
   * @see ILifecycle#init()
   */
  @Override
  public final synchronized void init() throws LifecycleException {
    if (state != LifecycleState.NEW) {
      return;
    }

    setStateAndFireEvent(LifecycleState.INITIALIZING);
    try {
      init0();
    } catch (Throwable t) {
      setStateAndFireEvent(LifecycleState.FAILED);
      if (t instanceof LifecycleException) {
        throw (LifecycleException) t;
      } else {
        throw new LifecycleException(formatString(
            "Failed to initialize {0}, Error Msg: {1}", toString(), t.getMessage()), t);
      }
    }
    setStateAndFireEvent(LifecycleState.INITIALIZED);
  }

  protected abstract void init0() throws LifecycleException;

  /*
   * @see ILifecycle#start()
   */
  @Override
  public final synchronized void start() throws LifecycleException {
    if (state == LifecycleState.NEW) {
      init();
    }

    if (state != LifecycleState.INITIALIZED) {
      return;
    }

    setStateAndFireEvent(LifecycleState.STARTING);
    try {
      start0();
    } catch (Throwable t) {
      setStateAndFireEvent(LifecycleState.FAILED);
      if (t instanceof LifecycleException) {
        throw (LifecycleException) t;
      } else {
        throw new LifecycleException(formatString("Failed to start {0}, Error Msg: {1}",
            toString(), t.getMessage()), t);
      }
    }
    setStateAndFireEvent(LifecycleState.STARTED);
  }

  protected abstract void start0() throws LifecycleException;

  /*
   * @see ILifecycle#suspend()
   */
  @Override
  public final synchronized void suspend() throws LifecycleException {
    if (state == LifecycleState.SUSPENDING || state == LifecycleState.SUSPENDED) {
      return;
    }

    if (state != LifecycleState.STARTED) {
      return;
    }

    setStateAndFireEvent(LifecycleState.SUSPENDING);
    try {
      suspend0();
    } catch (Throwable t) {
      setStateAndFireEvent(LifecycleState.FAILED);
      if (t instanceof LifecycleException) {
        throw (LifecycleException) t;
      } else {
        throw new LifecycleException(formatString("Failed to suspend {0}, Error Msg: {1}",
            toString(), t.getMessage()), t);
      }
    }
    setStateAndFireEvent(LifecycleState.SUSPENDED);
  }

  protected abstract void suspend0() throws LifecycleException;

  /*
   * @see ILifecycle#resume()
   */
  @Override
  public final synchronized void resume() throws LifecycleException {
    if (state != LifecycleState.SUSPENDED) {
      return;
    }

    setStateAndFireEvent(LifecycleState.RESUMING);
    try {
      resume0();
    } catch (Throwable t) {
      setStateAndFireEvent(LifecycleState.FAILED);
      if (t instanceof LifecycleException) {
        throw (LifecycleException) t;
      } else {
        throw new LifecycleException(formatString("Failed to resume {0}, Error Msg: {1}",
            toString(), t.getMessage()), t);
      }
    }
    setStateAndFireEvent(LifecycleState.RESUMED);
  }

  protected abstract void resume0() throws LifecycleException;

  /*
   * @see ILifecycle#destroy()
   */
  @Override
  public final synchronized void destroy() throws LifecycleException {
    if (state == LifecycleState.DESTROYING || state == LifecycleState.DESTROYED) {
      return;
    }

    setStateAndFireEvent(LifecycleState.DESTROYING);
    try {
      destroy0();
    } catch (Throwable t) {
      setStateAndFireEvent(LifecycleState.FAILED);
      if (t instanceof LifecycleException) {
        throw (LifecycleException) t;
      } else {
        throw new LifecycleException(formatString("Failed to destroy {0}, Error Msg: {1}",
            toString(), t.getMessage()), t);
      }
    }
    setStateAndFireEvent(LifecycleState.DESTROYED);
  }

  protected abstract void destroy0() throws LifecycleException;

  /*
   * @see
   * ILifecycle#addLifecycleListener(ILifecycleListener)
   */
  @Override
  public void addLifecycleListener(ILifecycleListener listener) {
    listeners.add(listener);
  }

  /*
   * @see
   * ILifecycle#removeLifecycleListener(ILifecycleListener)
   */
  @Override
  public void removeLifecycleListener(ILifecycleListener listener) {
    listeners.remove(listener);
  }

  private void fireLifecycleEvent(LifecycleEvent event) {
    for (Iterator<ILifecycleListener> it = listeners.iterator(); it.hasNext();) {
      ILifecycleListener listener = it.next();
      listener.lifecycleEvent(event);
    }
  }

  protected synchronized LifecycleState getState() {
    return state;
  }

  private synchronized void setStateAndFireEvent(LifecycleState newState) throws LifecycleException {
    state = newState;
    fireLifecycleEvent(new LifecycleEvent(state));
  }

  private String formatString(String pattern, Object... arguments) {
    return MessageFormat.format(pattern, arguments);
  }

  /*
   * @see java.lang.Object#toString()
   */
  @Override
  public String toString() {
    return getClass().getSimpleName();
  }
}

可以看到，抽象類(lèi)的骨架實(shí)現(xiàn)中做了幾件生命周期管理中通用的事情，檢查狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是否合法(比如說(shuō)start之前必須要init)，設(shè)置內(nèi)部狀態(tài)，以及觸發(fā)相應(yīng)的監(jiān)聽(tīng)者。

抽象類(lèi)實(shí)現(xiàn)了ILifeCycle定義的方法后，又留出了相應(yīng)的抽象方法供其子類(lèi)實(shí)現(xiàn)，如上面的代碼所示，其留出來(lái)的抽象方法有以下這些:

protected abstract void init0() throws LifecycleException;
protected abstract void start0() throws LifecycleException;
protected abstract void suspend0() throws LifecycleException;
protected abstract void resume0() throws LifecycleException;
protected abstract void destroy0() throws LifecycleException;

優(yōu)雅的實(shí)現(xiàn)

到目前為止，我們已經(jīng)定義了接口ILifeCycle，以及其骨架實(shí)現(xiàn)AbstractLifeCycle，并且增加了監(jiān)聽(tīng)者機(jī)制。貌似我們可以開(kāi)始寫(xiě)一個(gè)類(lèi)來(lái)繼承AbstractLifecycle，并重寫(xiě)其定義的抽象方法了，so far so good。

但在開(kāi)始之前，我們還需要考慮另外幾個(gè)問(wèn)題，

我們的實(shí)現(xiàn)類(lèi)是否對(duì)所有的抽象方法都感興趣？
是否每個(gè)實(shí)現(xiàn)累都需要實(shí)現(xiàn)init0, start0, suspend0, resume0, destroy0?
是否有時(shí)候，我們的那些有生命的類(lèi)或者模塊并不支持暫停(suspend),恢復(fù)(resume)?
直接繼承AbstractLifeCycle，就意味著必須實(shí)現(xiàn)其全部的抽象方法。
因此，我們還需要一個(gè)默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，DefaultLifeCycle，讓它繼承AbstractLifeCycle，并實(shí)現(xiàn)所有抽象方法，但它并不做任何實(shí)際的事情, do nothing。只是讓我們真正的實(shí)現(xiàn)類(lèi)來(lái)繼承這個(gè)默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，并重寫(xiě)感興趣的方法。

于是，我們的DefaultLifeCycle就這么誕生了:

public class DefaultLifecycle extends AbstractLifecycle {

  /*
   * @see AbstractLifecycle#init0()
   */
  @Override
  protected void init0() throws LifecycleException {
    // do nothing
  }

  /*
   * @see AbstractLifecycle#start0()
   */
  @Override
  protected void start0() throws LifecycleException {
    // do nothing
  }

  /*
   * @see AbstractLifecycle#suspend0()
   */
  @Override
  protected void suspendInternal() throws LifecycleException {
    // do nothing
  }

  /*
   * @see AbstractLifecycle#resume0()
   */
  @Override
  protected void resume0() throws LifecycleException {
    // do nothing
  }

  /*
   * @see AbstractLifecycle#destroy0()
   */
  @Override
  protected void destroy0() throws LifecycleException {
    // do nothing
  }

}

對(duì)于DefaultLifeCycle來(lái)說(shuō)，do nothing就是其職責(zé)。
因此接下來(lái)我們可以寫(xiě)一個(gè)自己的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，繼承DefaultLifeCycle，并重寫(xiě)那些感興趣的生命周期方法。

例如，我有一個(gè)類(lèi)只需要在初始化，啟動(dòng)，和銷(xiāo)毀時(shí)做一些任務(wù)，那么可以這么寫(xiě):

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class SocketServer extends DefaultLifecycle {

  private ServerSocket acceptor = null;
  private int port = 9527;
  /* 
   * @see DefaultLifecycle#init0()
   */
  @Override
  protected void init0() throws LifecycleException {
    try {
      acceptor = new ServerSocket(port);
    } catch (IOException e) {
      throw new LifecycleException(e);
    }
  }

  /* 
   * @see DefaultLifecycle#start0()
   */
  @Override
  protected void start0() throws LifecycleException {
    Socket socket = null;
    try {
      socket = acceptor.accept();
      //do something with socket
      
      
    } catch (IOException e) {
      throw new LifecycleException(e);
    } finally {
      if (socket != null) {
        try {
          socket.close();
        } catch (IOException e) {
          // TODO Auto-generated catch block
          e.printStackTrace();
        }
      }
    }
  }

  /* 
   * @see DefaultLifecycle#destroy0()
   */
  @Override
  protected void destroy0() throws LifecycleException {
    if (acceptor != null) {
      try {
        acceptor.close();
      } catch (IOException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

這里的ServerSocket中，init0初始化socket監(jiān)聽(tīng)，start0開(kāi)始獲取socket連接, destroy0銷(xiāo)毀socket監(jiān)聽(tīng)。
在這套生命周期管理機(jī)制下，我們將會(huì)很容易地對(duì)資源進(jìn)行管理，不會(huì)發(fā)生資源未關(guān)閉的情況，架構(gòu)和模塊化更加清晰。

尾聲

到這里為止，本文已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)易的生命周期管理機(jī)制，并給出所有的實(shí)現(xiàn)代碼。之后會(huì)將所有源代碼放到github上。請(qǐng)關(guān)注本文的update。

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