面试题：Java守护线程与JVM生命周期及资源管理深度剖析

Java守护线程与JVM生命周期的关系

JVM生命周期依赖非守护线程：JVM在所有非守护线程结束后才会关闭。守护线程是为其他线程提供服务的辅助线程，当只剩下守护线程运行时，JVM会自动退出。例如，垃圾回收线程就是典型的守护线程，它负责回收不再使用的内存资源，只要有非守护线程在运行，垃圾回收线程就会持续工作，而当所有非守护线程结束，即使垃圾回收线程可能还在进行某些操作，JVM也会关闭。
守护线程的启动与结束：守护线程需要在启动前通过 setDaemon(true) 方法设置为守护线程属性。一旦非守护线程全部结束，守护线程会随着JVM的关闭而结束，不会等待守护线程执行完毕。

守护线程对JVM资源管理的影响

持有重要资源的问题：当守护线程持有像文件锁、数据库连接等重要资源时，如果JVM关闭时守护线程没有正确释放这些资源，就会导致资源泄漏。例如，守护线程获取了文件锁对文件进行操作，若JVM突然关闭而该守护线程未释放文件锁，其他程序可能无法再次获取该文件锁，从而无法访问该文件；对于数据库连接，如果守护线程在JVM关闭时未正确关闭连接，数据库端可能会一直保留这个连接，消耗数据库资源。

JVM关闭过程中对守护线程持有的资源处理方式

默认情况：JVM关闭时不会等待守护线程完成资源释放操作，而是直接终止守护线程。这意味着守护线程持有的资源可能不会被正常释放，从而造成资源泄漏。

设计程序确保守护线程正确释放资源避免资源泄漏

使用 try - finally 块：在守护线程代码中，在获取资源（如打开文件、建立数据库连接）的代码块之后，使用 try - finally 块来确保无论守护线程如何结束（正常结束或异常终止），都能释放资源。例如：

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;

public class DaemonThreadResourceExample {
    public static void main(String[] args) {
        Thread daemonThread = new Thread(() -> {
            OutputStream outputStream = null;
            try {
                outputStream = new FileOutputStream("test.txt");
                // 进行文件操作
                outputStream.write("Hello, World!".getBytes());
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (outputStream != null) {
                    try {
                        outputStream.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
        daemonThread.setDaemon(true);
        daemonThread.start();
    }
}

使用 ShutdownHook：可以通过 Runtime.getRuntime().addShutdownHook(Thread hook) 方法注册一个关机钩子。在关机钩子线程中，可以编写释放守护线程持有的资源的逻辑。例如：

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

public class DatabaseConnectionShutdownHookExample {
    private static Connection connection;

    public static void main(String[] args) {
        Thread daemonThread = new Thread(() -> {
            try {
                connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "user", "password");
                // 进行数据库操作
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        daemonThread.setDaemon(true);
        daemonThread.start();

        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
            if (connection != null) {
                try {
                    connection.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }));
    }
}

优雅关闭机制：在守护线程中设计一个优雅关闭的标志位。在JVM关闭时，先通知守护线程进行资源释放，守护线程在运行过程中定期检查这个标志位，当发现标志位被设置时，开始进行资源释放操作，完成后再结束线程。例如：

public class GracefulShutdownDaemonThreadExample {
    private static volatile boolean shutdownRequested = false;

    public static void main(String[] args) {
        Thread daemonThread = new Thread(() -> {
            while (!shutdownRequested) {
                // 线程正常工作逻辑
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 进行资源释放操作
            System.out.println("Shutting down daemon thread, releasing resources...");
        });
        daemonThread.setDaemon(true);
        daemonThread.start();

        // 模拟JVM关闭请求
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        shutdownRequested = true;
    }
}

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