如何优雅的关闭基于Spring Boot 内嵌 Tomcat 的 Web 应

背景

最近在搞云化项目的启动脚本，觉得以往kill方式关闭服务项目太粗暴了，这种kill关闭应用的方式会让当前应用将所有处理中的请求丢弃，响应失败。这种形式的响应失败在处理重要业务逻辑中是要极力避免的，所以我们需要一种更加优雅的方式关闭springBoot应用。

基本思路

首先我们关闭一个微服务应用可以分为两大步骤

关闭web应用服务器关闭spring容器
我项目中使用的是内置的tomcat服务器，所以本文描述的是如何平滑的关闭tomcat应用。SpringBoot Actuator中提供了shutdown端点，利用此端点可以http的方式远程关闭spring 容器，下文讲述了如何使用SpringBoot Actuator的shutdown。开启Shutdown Endpoint

Spring Boot Actuator 是 Spring Boot 的一大特性，它提供了丰富的功能来帮助我们监控和管理生产环境中运行的 Spring Boot 应用。我们可以通过 HTTP 或者 JMX 方式来对我们应用进行管理，除此之外，它为我们的应用提供了审计，健康状态和度量信息收集的功能，能帮助我们更全面地了解运行中的应用。

引入Actuator

本项目基于gradle构建，引入 " spring-boot-starter-actuator "如下

api('org.springframework.boot:spring-boot-starter-actuator:2.2.5.RELEASE')

开放端口

Spring Boot Actuator 采用向外部暴露 Endpoint (端点)的方式来让我们与应用进行监控和管理，引入 spring-boot-starter-actuator 之后，就需要启用我们需要的 Shutdown Endpoint。在application.yml中添加如下配置。

management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: "httptrace,health,shutdown"
        ## 健康检查根路径
      base-path: "/actuator"
  endpoint:
    shutdown:
      enabled: true
    health:
      show-details: always

建议在include中根据自己的需要开放对应的端口，最好不要直接写“*”。这里由于项目中需要健康检查，所以添加了health，。

添加shutdown过滤器

一般来说使用shutdown端口是需要做权限控制的，但是由于这个项目有部署的时候，有对应的网关，所以这里就比较简单的增加了一个白名单功能。根据配置文件，来控制对应的ip是否可以访问此端口。

1. 添加ActuatorFilter 
@Slf4j
@RefreshScope
public class ActuatorFilter implements Filter {

  public static final String UNKNOWN = "unknown";

  @Value("${shutdown.whitelist}")
  private String[] shutdownIpWhitelist;

  @Override
  public void destroy() {
  }

  @Override
  public void doFilter(ServletRequest srequest, ServletResponse sresponse, FilterChain filterChain)
      throws IOException, ServletException {
    HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) srequest;

    String ip = this.getIpAddress(request);

    log.info("访问shutdown的机器的原始IP：{}", ip);

    if (!isMatchWhiteList(ip)) {
      sresponse.setContentType("application/json");
      sresponse.setCharacterEncoding("UTF-8");
      PrintWriter writer = sresponse.getWriter();
      writer.write("{\"code\":401,\"error\":\"IP access forbidden\"}");
      writer.flush();
      writer.close();
      log.warn("ip：{}禁止shutdown", ip);
      return;
    }

    filterChain.doFilter(srequest, sresponse);
  }

  @Override
  public void init(FilterConfig arg0) throws ServletException {
    log.info("Actuator filter is init.....");
  }

  /**
   * 匹配是否是白名单
   */
  private boolean isMatchWhiteList(String ip) {
    List<String> list = Arrays.asList(shutdownIpWhitelist);
    return list.stream().anyMatch(item -> ip.startsWith(item));
  }

  /**
   * 获取用户真实IP地址，不使用request.getRemoteAddr();的原因是有可能用户使用了代理软件方式避免真实IP地址,
   * 可是，如果通过了多级反向代理的话，X-Forwarded-For的值并不止一个，而是一串IP值，究竟哪个才是真正的用户端的真实IP呢？
   * 答案是取X-Forwarded-For中第一个非unknown的有效IP字符串。
   *
   * 如：X-Forwarded-For：192.168.1.110, 192.168.1.120, 192.168.1.130, 192.168.1.100
   *
   * 用户真实IP为： 192.168.1.110
   */
  private String getIpAddress(HttpServletRequest request) {
    String ip = request.getHeader("x-forwarded-for");
    if (StringUtils.isBlank(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
      ip = request.getHeader("Proxy-Client-IP");
    }
    if (StringUtils.isBlank(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
      ip = request.getHeader("WL-Proxy-Client-IP");
    }
    if (StringUtils.isBlank(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
      ip = request.getHeader("HTTP_CLIENT_IP");
    }
    if (StringUtils.isBlank(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
      ip = request.getHeader("HTTP_X_FORWARDED_FOR");
    }
    if (StringUtils.isBlank(ip) || UNKNOWN.equalsIgnoreCase(ip)) {
      ip = request.getRemoteAddr();
    }
    return ip;
  }

}

这里注意不能在类ActuatorFilter 上加注解@Component，加上改过滤器会过滤所有url。

2.添加过滤器Config

@Configuration
public class WebFilterConfig extends WebMvcConfigurationSupport {

  @Bean
  public ActuatorFilter getActuatorFilter() {
    return new ActuatorFilter();
  }

  @Bean
  public FilterRegistrationBean setShutdownFilter(ActuatorFilter actuatorFilter) {
    FilterRegistrationBean<ActuatorFilter> registrationBean = new FilterRegistrationBean<>();
    registrationBean.setFilter(actuatorFilter);
    registrationBean.setName("actuatorFilter");
    registrationBean.addUrlPatterns("/actuator/shutdown");
    return registrationBean;
  }
  
}

3.添加白名单配置

application.yml中添加如下配置

shutdown:
  whitelist: 0:0:0:0:0:0:0:1,127.0.0.1

到这里我们的shutdown配置工作就算完成了。当启动应用后，只能本地以POST 方式请求对应路径来实现springboot容器的关闭。

关闭Tomcat要平滑关闭 Spring Boot 应用的前提就是首先要关闭其内置的 Web 容器，不再处理外部新进入的请求。为了能让应用接受关闭事件通知的时候，保证当前 Tomcat 处理所有已经进入的请求，我们需要实现 TomcatConnectorCustomizer 接口，此接口是实现自定义 Tomcat Connector 行为的回调接口。

自定义 ConnectorConnector 属于 Tomcat 抽象组件，功能就是用来接收外部请求、内部传递，并返回响应内容，是Tomcat 中请求处理和响应的重要组。Connector 具体实现有 HTTP Connector 和 AJP Connector。

通过定制 Connector 的行为，我们就可以允许在请求处理完毕后进行 Tomcat 线程池的关闭，具体实现代码如下：

@Slf4j
public class CustomShutdown implements TomcatConnectorCustomizer,
    ApplicationListener<ContextClosedEvent> {

  private static final int TIME_OUT = 30;

  private volatile Connector connector;

  @Override
  public void customize(Connector connector) {
    this.connector = connector;
  }

  @Override
  public void onApplicationEvent(ContextClosedEvent event) {

    /* Suspend all external requests*/
    this.connector.pause();
    /* Get ThreadPool For current connector */
    Executor executor = this.connector.getProtocolHandler().getExecutor();
    if (executor instanceof ThreadPoolExecutor) {
      log.warn("当前Web应用准备关闭");
      try {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = (ThreadPoolExecutor) executor;
        /* Initializes a shutdown task after the current one has been processed task*/
        threadPoolExecutor.shutdown();
        if (!threadPoolExecutor.awaitTermination(TIME_OUT, TimeUnit.SECONDS)) {
          log.warn("当前应用等待超过最大时长{}秒，将强制关闭", TIME_OUT);
          /* Try shutDown Now*/
          threadPoolExecutor.shutdownNow();
          if (!threadPoolExecutor.awaitTermination(TIME_OUT, TimeUnit.SECONDS)) {
            log.error("强制关闭失败", TIME_OUT);
          }
        }
      } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
      }
    }
  }
}

上述代码定义的 TIMEOUT 变量为 Tomcat 线程池延时关闭的最大等待时间，一旦超过这个时间就会强制关闭线程池，所以我们可以通过控制 Tomcat 线程池的关闭时间，（当然了这个也可以写成可配的) 来实现优雅关闭 Web 应用的功能。同时 CustomShutdown 实现了 ApplicationListener <ContextClosedEvent> 接口，意味着我们会监听着 Spring 容器关闭的事件，即当前的 ApplicationContext 执行 close 方法。

添加 Connector 回调

在启动过程中将定制的Connetor回调添加到内嵌的 Tomcat 容器中，然后等待执行。

@Configuration
public class ShutdownConfig {

  @Bean
  public CustomShutdown customShutdown() {
    return new CustomShutdown();
  }

  @Bean
  public ConfigurableServletWebServerFactory webServerFactory(final CustomShutdown customShutdown) {
    TomcatServletWebServerFactory tomcatServletWebServerFactory = new TomcatServletWebServerFactory();
    tomcatServletWebServerFactory.addConnectorCustomizers(customShutdown);
    return tomcatServletWebServerFactory;
  }
}

这里的 TomcatServletWebServerFactory 是 Spring Boot 实现内嵌 Tomcat 的工厂类。其他的 Web 容器，也有对应的工厂类如 JettyServletWebServerFactory，UndertowServletWebServerFactory。他们共都是继承抽象类 AbstractServletWebServerFactory。AbstractServletWebServerFactory提供了 Web 容器默认的公共实现，如应用上下文设置，会话管理等。 到这里我们的Tomcat平滑关闭就ok了

添加启动脚本

实际生产中我都会制作jar 然后发布。通常应用的启动和关闭操作流程是固定且重复的，以避免出现人为的差错，并且方便使用，提高操作效率，一般会配上对应的程序启动脚本来控制程序的启动和关闭。

对应关闭操作的shell脚本部分如下所示。

SEVER_PORT=8893
export START_JAR_NAME="test-*.jar"
START_JAR=$(ls $PRG_HOME | grep $START_JAR_NAME)
stop() {
    echo  $"Stoping : "
    boot_id=$(pgrep -f "$START_JAR")
    count=$(pgrep -f "$START_JAR" | wc -l)
    if [ $count != 0 ];then
       curl -X POST "http://localhost:$SEVER_PORT/actuator/shutdown"
       sleep 3
       while(($count != 0))
        do
         kill $boot_id
         sleep 1
         count=$(pgrep -f "$START_JAR" | wc -l)
        done
       echo  "服务已停止: "
    else
        echo  "服务未在运行"
    fi
}

总结

本文主要探究了如何对优雅关闭基于Spring Boot 内嵌 Tomcat 的 Web 应用的实现，如果采用其他 Web 容器也类似方式，希望这边文章有所帮助，若有错误或者不当之处，还请大家批评指正，一起学习交流。