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使用 Arthas 排查 SpringBoot 詭異耗時的 Bug

公司有個管道系統，專門對接三方管道使用，沒有什麼業務邏輯，主要是轉換封包和參數校驗之類的工作，起着一個承上啟下的作用。最近，在優化接口的響應時間，優化了代碼之後，但是時間還是達不到要求；有一個詭異的 100ms 左右的耗時問題，在接口中列印了請求處理時間後，和調用方的響應時間還有差了 100ms 左右。比如程式裡記錄 150ms，但是調用方等待時間卻為 250ms 左右。本文記錄了當時詳細的定位 & 解決流程（其實解決很簡單，關鍵在于怎麼定位并找到解決問題的方法）。

使用 Arthas 排查 SpringBoot 詭異耗時的 Bug

作者 | 空無

來源 | 阿裡巴巴雲原生公衆号

背景

公司有個管道系統，專門對接三方管道使用，沒有什麼業務邏輯，主要是轉換封包和參數校驗之類的工作，起着一個承上啟下的作用。

最近在優化接口的響應時間，優化了代碼之後，但是時間還是達不到要求；有一個詭異的 100ms 左右的耗時問題，在接口中列印了請求處理時間後，和調用方的響應時間還有差了 100ms 左右。比如程式裡記錄 150ms，但是調用方等待時間卻為 250ms 左右。

下面記錄下當時詳細的定位 & 解決流程（其實解決很簡單，關鍵在于怎麼定位并找到解決問題的方法）。

定位過程

1. 分析代碼

管道系統是一個常見的 Spring-boot web 工程，使用了內建的 tomcat。分析了代碼之後，發現并沒有特殊的地方，沒有特殊的過濾器或者攔截器，是以初步排除是業務代碼問題。

2. 分析調用流程

出現這個問題之後，首先确認了下接口的調用流程。由于是内部測試，是以調用流程較少。

Nginx -反向代理-> 管道系統

公司是雲伺服器，網絡走的也是雲的内網。由于不明确問題的原因，是以用排除法，首先确認伺服器網絡是否有問題。

先确認發送端到 Nginx Host 是否有問題：

[jboss@VM_0_139_centos ~]$ ping 10.0.0.139
PING 10.0.0.139 (10.0.0.139) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.029 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.041 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.040 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.040 ms

從 ping 結果上看，發送端到 Nginx 主機的延遲是無問題的，接下來檢視 Nginx 到管道系統的網絡。

# 由于日志是沒問題的，這裡直接複制上面日志了
[jboss@VM_0_139_centos ~]$ ping 10.0.0.139
PING 10.0.0.139 (10.0.0.139) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.029 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.041 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.040 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.040 ms

從 ping 結果上看，Nginx 到管道系統伺服器網絡延遲也是沒問題的。

既然網絡看似沒問題，那麼可以繼續排除法，砍掉 Nginx，用戶端直接再管道系統的伺服器上，通過回環位址（localhost）直連，避免經過網卡/dns，縮小問題範圍看看能否複現（這個應用和位址是我後期模拟的，測試的是一個空接口）：

[jboss@VM_10_91_centos tmp]$ curl -w "@curl-time.txt" http://127.0.0.1:7744/send
success
              http: 200
               dns: 0.001s
          redirect: 0.000s
      time_connect: 0.001s
   time_appconnect: 0.000s
  time_pretransfer: 0.001s
time_starttransfer: 0.073s
     size_download: 7bytes
    speed_download: 95.000B/s
                  ----------
        time_total: 0.073s 請求總耗時

從 curl 日志上看，通過回環位址調用一個空接口耗時也有 73ms。這就奇怪了，跳過了中間所有調用節點（包括過濾器 & 攔截器之類），直接請求應用一個空接口，都有 73ms 的耗時，再請求一次看看：

[jboss@VM_10_91_centos tmp]$ curl -w "@curl-time.txt" http://127.0.0.1:7744/send
success
              http: 200
               dns: 0.001s
          redirect: 0.000s
      time_connect: 0.001s
   time_appconnect: 0.000s
  time_pretransfer: 0.001s
time_starttransfer: 0.003s
     size_download: 7bytes
    speed_download: 2611.000B/s
                  ----------
        time_total: 0.003s

更奇怪的是，第二次請求耗時就正常了，變成了 3ms。經查閱資料，linux curl 是預設開啟 http keep-alive的（Keep-Alive 的介紹可以參考我的另一篇文章）。就算不開啟 keep-alive，每次重新 handshake，也不至于需要 70ms。

經過不斷分析測試發現，連續請求的話時間就會很短，每次請求隻需要幾毫秒，但是如果隔一段時間再請求，就會花費 70ms 以上。

從這個現象猜想，可能是某些緩存機制導緻的，連續請求因為有緩存，是以速度快，時間長緩存失效後導緻時間長。

那麼這個問題點到底在哪一層呢？tomcat 層還是 spring-webmvc 呢？

光猜想定位不了問題，還是得實際測試一下，把管道系統的代碼放到本地 IDE 裡啟動測試能否複現。

但是導入本地 IDE 後，在 IDE 中啟動後并不能複現問題，并沒有 70+ms 的延遲問題。這下頭疼了，本地無法複現，不能 Debug，由于問題點不在業務代碼，也不能通過加日志的方式來 Debug。

這時候可以祭出神器 Arthas 了。

3. Arthas 分析問題

Arthas 是 Alibaba 開源的 Java 診斷工具，深受開發者喜愛。當你遇到以下類似問題而束手無策時，Arthas 可以幫助你解決：

  • 這個類從哪個 jar 包加載的？為什麼會報各種類相關的 Exception？
  • 我改的代碼為什麼沒有執行到？難道是我沒 commit？分支搞錯了？
  • 遇到問題無法線上上 debug，難道隻能通過加日志再重新釋出嗎？
  • 線上遇到某個使用者的資料處理有問題，但線上同樣無法 debug，線下無法重制！
  • 是否有一個全局視角來檢視系統的運作狀況？
  • 有什麼辦法可以監控到 JVM 的實時運作狀态？
  • ······

上面是 Arthas 的官方簡介，這次我隻需要用他的一個小功能 trace。動态計算方法調用路徑和時間，這樣就可以定位時間在哪個地方被消耗了。

trace 方法内部調用路徑，并輸出方法路徑上的每個節點上耗時。
trace 指令能主動搜尋 class-pattern／method-pattern 。
對應的方法調用路徑，渲染和統計整個調用鍊路上的所有性能開銷和追蹤調用鍊路。

有了神器，那麼該追蹤什麼方法呢？由于我對 Tomcat 源碼不是很熟，是以隻能從 spring mvc 下手，先來 trace 一下 spring mvc 的入口：

[arthas@24851]$ trace org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet *
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:44) cost in 508 ms.
`---ts=2019-09-14 21:07:44;thread_name=http-nio-7744-exec-2;id=11;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@7c136917
    `---[2.952142ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:buildLocaleContext()
`---ts=2019-09-14 21:07:44;thread_name=http-nio-7744-exec-2;id=11;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@7c136917
    `---[18.08903ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:doService()
        +---[0.041346ms] org.apache.commons.logging.Log:isDebugEnabled() #889
        +---[0.022398ms] org.springframework.web.util.WebUtils:isIncludeRequest() #898
        +---[0.014904ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getWebApplicationContext() #910
        +---[1.071879ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #910
        +---[0.020977ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #911
        +---[0.017073ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #912
        +---[0.218277ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getThemeSource() #913
        |   `---[0.137568ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getThemeSource()
        |       `---[min=0.00783ms,max=0.014251ms,total=0.022081ms,count=2] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getWebApplicationContext() #782
        +---[0.019363ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #913
        +---[0.070694ms] org.springframework.web.servlet.FlashMapManager:retrieveAndUpdate() #916
        +---[0.01839ms] org.springframework.web.servlet.FlashMap:<init>() #920
        +---[0.016943ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #920
        +---[0.015268ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #921
        +---[15.050124ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:doDispatch() #925
        |   `---[14.943477ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:doDispatch()
        |       +---[0.019135ms] org.springframework.web.context.request.async.WebAsyncUtils:getAsyncManager() #953
        |       +---[2.108373ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:checkMultipart() #960
        |       |   `---[2.004436ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:checkMultipart()
        |       |       `---[1.890845ms] org.springframework.web.multipart.MultipartResolver:isMultipart() #1117
        |       +---[2.054361ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getHandler() #964
        |       |   `---[1.961963ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getHandler()
        |       |       +---[0.02051ms] java.util.List:iterator() #1183
        |       |       +---[min=0.003805ms,max=0.009641ms,total=0.013446ms,count=2] java.util.Iterator:hasNext() #1183
        |       |       +---[min=0.003181ms,max=0.009751ms,total=0.012932ms,count=2] java.util.Iterator:next() #1183
        |       |       +---[min=0.005841ms,max=0.015308ms,total=0.021149ms,count=2] org.apache.commons.logging.Log:isTraceEnabled() #1184
        |       |       `---[min=0.474739ms,max=1.19145ms,total=1.666189ms,count=2] org.springframework.web.servlet.HandlerMapping:getHandler() #1188
        |       +---[0.013071ms] org.springframework.web.servlet.HandlerExecutionChain:getHandler() #971
        |       +---[0.372236ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getHandlerAdapter() #971
        |       |   `---[0.280073ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getHandlerAdapter()
        |       |       +---[0.004804ms] java.util.List:iterator() #1224
        |       |       +---[0.003668ms] java.util.Iterator:hasNext() #1224
        |       |       +---[0.003038ms] java.util.Iterator:next() #1224
        |       |       +---[0.006451ms] org.apache.commons.logging.Log:isTraceEnabled() #1225
        |       |       `---[0.012683ms] org.springframework.web.servlet.HandlerAdapter:supports() #1228
        |       +---[0.012848ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:getMethod() #974
        |       +---[0.013132ms] java.lang.String:equals() #975
        |       +---[0.003025ms] org.springframework.web.servlet.HandlerExecutionChain:getHandler() #977
        |       +---[0.008095ms] org.springframework.web.servlet.HandlerAdapter:getLastModified() #977
        |       +---[0.006596ms] org.apache.commons.logging.Log:isDebugEnabled() #978
        |       +---[0.018024ms] org.springframework.web.context.request.ServletWebRequest:<init>() #981
        |       +---[0.017869ms] org.springframework.web.context.request.ServletWebRequest:checkNotModified() #981
        |       +---[0.038542ms] org.springframework.web.servlet.HandlerExecutionChain:applyPreHandle() #986
        |       +---[0.00431ms] org.springframework.web.servlet.HandlerExecutionChain:getHandler() #991
        |       +---[4.248493ms] org.springframework.web.servlet.HandlerAdapter:handle() #991
        |       +---[0.014805ms] org.springframework.web.context.request.async.WebAsyncManager:isConcurrentHandlingStarted() #993
        |       +---[1.444994ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:applyDefaultViewName() #997
        |       |   `---[0.067631ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:applyDefaultViewName()
        |       +---[0.012027ms] org.springframework.web.servlet.HandlerExecutionChain:applyPostHandle() #998
        |       +---[0.373997ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:processDispatchResult() #1008
        |       |   `---[0.197004ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:processDispatchResult()
        |       |       +---[0.007074ms] org.apache.commons.logging.Log:isDebugEnabled() #1075
        |       |       +---[0.005467ms] org.springframework.web.context.request.async.WebAsyncUtils:getAsyncManager() #1081
        |       |       +---[0.004054ms] org.springframework.web.context.request.async.WebAsyncManager:isConcurrentHandlingStarted() #1081
        |       |       `---[0.011988ms] org.springframework.web.servlet.HandlerExecutionChain:triggerAfterCompletion() #1087
        |       `---[0.004015ms] org.springframework.web.context.request.async.WebAsyncManager:isConcurrentHandlingStarted() #1018
        +---[0.005055ms] org.springframework.web.context.request.async.WebAsyncUtils:getAsyncManager() #928
        `---[0.003422ms] org.springframework.web.context.request.async.WebAsyncManager:isConcurrentHandlingStarted() #928
           
[jboss@VM_10_91_centos tmp]$ curl -w "@curl-time.txt" http://127.0.0.1:7744/send
success
              http: 200
               dns: 0.001s
          redirect: 0.000s
      time_connect: 0.001s
   time_appconnect: 0.000s
  time_pretransfer: 0.001s
time_starttransfer: 0.115s
     size_download: 7bytes
    speed_download: 60.000B/s
                  ----------
        time_total: 0.115s

本次調用，調用端時間花費 115 ms，但是從 arthas trace 上看，spring mvc 隻消耗了 18ms，那麼剩下的 97ms 去哪了呢？

本地測試後已經可以排除 spring mvc 的問題了，最後也是唯一可能出問題的點就是 tomcat。

可是本人并不熟悉 tomcat 中的源碼，就連請求入口都不清楚，tomcat 裡需要 trace 的類都不好找。。。

不過沒關系，有神器 Arthas，可以通過 stack 指令來反向查找調用路徑，以org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet 作為參數：

stack 輸出目前方法被調用的調用路徑。
很多時候我們都知道一個方法被執行，但這個方法被執行的路徑非常多，或者你根本就不知道這個方法是從那裡被執行了，此時你需要的是 stack 指令。 
[arthas@24851]$ stack org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet *
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:44) cost in 495 ms.
ts=2019-09-14 21:15:19;thread_name=http-nio-7744-exec-5;id=14;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@7c136917
    @org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.processRequest()
        at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.doGet(FrameworkServlet.java:866)
        at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:635)
        at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.service(FrameworkServlet.java:851)
        at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:742)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:231)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter.doFilter(WsFilter.java:52)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.springframework.web.filter.RequestContextFilter.doFilterInternal(RequestContextFilter.java:99)
        at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:107)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.springframework.web.filter.HttpPutFormContentFilter.doFilterInternal(HttpPutFormContentFilter.java:109)
        at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:107)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.springframework.web.filter.HiddenHttpMethodFilter.doFilterInternal(HiddenHttpMethodFilter.java:81)
        at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:107)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter.doFilterInternal(CharacterEncodingFilter.java:200)
        at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:107)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.apache.catalina.core.StandardWrapperValve.invoke(StandardWrapperValve.java:198)
        at org.apache.catalina.core.StandardContextValve.invoke(StandardContextValve.java:96)
        at org.apache.catalina.authenticator.AuthenticatorBase.invoke(AuthenticatorBase.java:496)
        at org.apache.catalina.core.StandardHostValve.invoke(StandardHostValve.java:140)
        at org.apache.catalina.valves.ErrorReportValve.invoke(ErrorReportValve.java:81)
        at org.apache.catalina.core.StandardEngineValve.invoke(StandardEngineValve.java:87)
        at org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter.service(CoyoteAdapter.java:342)
        at org.apache.coyote.http11.Http11Processor.service(Http11Processor.java:803)
        at org.apache.coyote.AbstractProcessorLight.process(AbstractProcessorLight.java:66)
        at org.apache.coyote.AbstractProtocol$ConnectionHandler.process(AbstractProtocol.java:790)
        at org.apache.tomcat.util.net.NioEndpoint$SocketProcessor.doRun(NioEndpoint.java:1468)
        at org.apache.tomcat.util.net.SocketProcessorBase.run(SocketProcessorBase.java:49)
        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
        at org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread.java:61)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
ts=2019-09-14 21:15:19;thread_name=http-nio-7744-exec-5;id=14;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@7c136917
    @org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doService()
        at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.processRequest(FrameworkServlet.java:974)
        at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.doGet(FrameworkServlet.java:866)
        at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:635)
        at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.service(FrameworkServlet.java:851)
        at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:742)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:231)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter.doFilter(WsFilter.java:52)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.springframework.web.filter.RequestContextFilter.doFilterInternal(RequestContextFilter.java:99)
        at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:107)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.springframework.web.filter.HttpPutFormContentFilter.doFilterInternal(HttpPutFormContentFilter.java:109)
        at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:107)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.springframework.web.filter.HiddenHttpMethodFilter.doFilterInternal(HiddenHttpMethodFilter.java:81)
        at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:107)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter.doFilterInternal(CharacterEncodingFilter.java:200)
        at org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:107)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
        at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
        at org.apache.catalina.core.StandardWrapperValve.invoke(StandardWrapperValve.java:198)
        at org.apache.catalina.core.StandardContextValve.invoke(StandardContextValve.java:96)
        at org.apache.catalina.authenticator.AuthenticatorBase.invoke(AuthenticatorBase.java:496)
        at org.apache.catalina.core.StandardHostValve.invoke(StandardHostValve.java:140)
        at org.apache.catalina.valves.ErrorReportValve.invoke(ErrorReportValve.java:81)
        at org.apache.catalina.core.StandardEngineValve.invoke(StandardEngineValve.java:87)
        at org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter.service(CoyoteAdapter.java:342)
        at org.apache.coyote.http11.Http11Processor.service(Http11Processor.java:803)
        at org.apache.coyote.AbstractProcessorLight.process(AbstractProcessorLight.java:66)
        at org.apache.coyote.AbstractProtocol$ConnectionHandler.process(AbstractProtocol.java:790)
        at org.apache.tomcat.util.net.NioEndpoint$SocketProcessor.doRun(NioEndpoint.java:1468)
        at org.apache.tomcat.util.net.SocketProcessorBase.run(SocketProcessorBase.java:49)
        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
        at org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread.java:61)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

從 stack 日志上可以很直覺的看出 DispatchServlet 的調用棧，那麼這麼長的路徑，該 trace 哪個類呢（這裡跳過 spring mvc 中的過濾器的 trace 過程，實際排查的時候也 trace 了一遍，但這詭異的時間消耗不是由這裡過濾器産生的）？有一定經驗的老司機從名字上大概也能猜出來從哪裡下手比較好，那就是org.apache.coyote.http11.Http11Processor.service，從名字上看，http1.1 處理器，這可能是一個比較好的切入點。下面來 trace 一下：

[arthas@24851]$ trace org.apache.coyote.http11.Http11Processor service
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 269 ms.
`---ts=2019-09-14 21:22:51;thread_name=http-nio-7744-exec-8;id=17;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader@20ad9418
    `---[131.650285ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:service()
        +---[0.036851ms] org.apache.coyote.Request:getRequestProcessor() #667
        +---[0.009986ms] org.apache.coyote.RequestInfo:setStage() #668
        +---[0.008928ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:setSocketWrapper() #671
        +---[0.013236ms] org.apache.coyote.http11.Http11InputBuffer:init() #672
        +---[0.00981ms] org.apache.coyote.http11.Http11OutputBuffer:init() #673
        +---[min=0.00213ms,max=0.007317ms,total=0.009447ms,count=2] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:getErrorState() #683
        +---[min=0.002098ms,max=0.008888ms,total=0.010986ms,count=2] org.apache.coyote.ErrorState:isError() #683
        +---[min=0.002448ms,max=0.007149ms,total=0.009597ms,count=2] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:isAsync() #683
        +---[min=0.002399ms,max=0.00852ms,total=0.010919ms,count=2] org.apache.tomcat.util.net.AbstractEndpoint:isPaused() #683
        +---[min=0.033587ms,max=0.11832ms,total=0.151907ms,count=2] org.apache.coyote.http11.Http11InputBuffer:parseRequestLine() #687
        +---[0.005384ms] org.apache.tomcat.util.net.AbstractEndpoint:isPaused() #695
        +---[0.007924ms] org.apache.coyote.Request:getMimeHeaders() #702
        +---[0.006744ms] org.apache.tomcat.util.net.AbstractEndpoint:getMaxHeaderCount() #702
        +---[0.012574ms] org.apache.tomcat.util.http.MimeHeaders:setLimit() #702
        +---[0.14319ms] org.apache.coyote.http11.Http11InputBuffer:parseHeaders() #703
        +---[0.003997ms] org.apache.coyote.Request:getMimeHeaders() #743
        +---[0.026561ms] org.apache.tomcat.util.http.MimeHeaders:values() #743
        +---[min=0.002869ms,max=0.01203ms,total=0.014899ms,count=2] java.util.Enumeration:hasMoreElements() #745
        +---[0.070114ms] java.util.Enumeration:nextElement() #746
        +---[0.010921ms] java.lang.String:toLowerCase() #746
        +---[0.008453ms] java.lang.String:contains() #746
        +---[0.002698ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:getErrorState() #775
        +---[0.00307ms] org.apache.coyote.ErrorState:isError() #775
        +---[0.002708ms] org.apache.coyote.RequestInfo:setStage() #777
        +---[0.171139ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:prepareRequest() #779
        +---[0.009349ms] org.apache.tomcat.util.net.SocketWrapperBase:decrementKeepAlive() #794
        +---[0.002574ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:getErrorState() #800
        +---[0.002696ms] org.apache.coyote.ErrorState:isError() #800
        +---[0.002499ms] org.apache.coyote.RequestInfo:setStage() #802
        +---[0.005641ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:getAdapter() #803
        +---[129.868916ms] org.apache.coyote.Adapter:service() #803
        +---[0.003859ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:getErrorState() #809
        +---[0.002365ms] org.apache.coyote.ErrorState:isError() #809
        +---[0.003844ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:isAsync() #809
        +---[0.002382ms] org.apache.coyote.Response:getStatus() #809
        +---[0.002476ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:statusDropsConnection() #809
        +---[0.002284ms] org.apache.coyote.RequestInfo:setStage() #838
        +---[0.00222ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:isAsync() #839
        +---[0.037873ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:endRequest() #843
        +---[0.002188ms] org.apache.coyote.RequestInfo:setStage() #845
        +---[0.002112ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:getErrorState() #849
        +---[0.002063ms] org.apache.coyote.ErrorState:isError() #849
        +---[0.002504ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:isAsync() #853
        +---[0.009808ms] org.apache.coyote.Request:updateCounters() #854
        +---[0.002008ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:getErrorState() #855
        +---[0.002192ms] org.apache.coyote.ErrorState:isIoAllowed() #855
        +---[0.01968ms] org.apache.coyote.http11.Http11InputBuffer:nextRequest() #856
        +---[0.010065ms] org.apache.coyote.http11.Http11OutputBuffer:nextRequest() #857
        +---[0.002576ms] org.apache.coyote.RequestInfo:setStage() #870
        +---[0.016599ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:processSendfile() #872
        +---[0.008182ms] org.apache.coyote.http11.Http11InputBuffer:getParsingRequestLinePhase() #688
        +---[0.0075ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:handleIncompleteRequestLineRead() #690
        +---[0.001979ms] org.apache.coyote.RequestInfo:setStage() #875
        +---[0.001981ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:getErrorState() #877
        +---[0.001934ms] org.apache.coyote.ErrorState:isError() #877
        +---[0.001995ms] org.apache.tomcat.util.net.AbstractEndpoint:isPaused() #877
        +---[0.002403ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:isAsync() #879
        `---[0.006176ms] org.apache.coyote.http11.Http11Processor:isUpgrade() #881

日志裡有一個 129ms 的耗時點（時間比沒開 arthas 的時候更長是因為 arthas 本身帶來的性能消耗，是以生産環境小心使用），這個就是要找的問題點。

打問題點找到了，那怎麼定位是什麼導緻的問題呢，又如何解決呢？

繼續 trace 吧，細化到具體的代碼塊或者内容。trace 由于性能考慮，不會展示所有的調用路徑，如果調用路徑過深，隻有手動深入 trace，原則就是 trace 耗時長的那個方法：

[arthas@24851]$ trace org.apache.coyote.Adapter service
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 608 ms.
`---ts=2019-09-14 21:34:33;thread_name=http-nio-7744-exec-1;id=10;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader@20ad9418
    `---[81.70999ms] org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter:service()
        +---[0.032546ms] org.apache.coyote.Request:getNote() #302
        +---[0.007148ms] org.apache.coyote.Response:getNote() #303
        +---[0.007475ms] org.apache.catalina.connector.Connector:getXpoweredBy() #324
        +---[0.00447ms] org.apache.coyote.Request:getRequestProcessor() #331
        +---[0.007902ms] java.lang.ThreadLocal:get() #331
        +---[0.006522ms] org.apache.coyote.RequestInfo:setWorkerThreadName() #331
        +---[73.793798ms] org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter:postParseRequest() #336
        +---[0.001536ms] org.apache.catalina.connector.Connector:getService() #339
        +---[0.004469ms] org.apache.catalina.Service:getContainer() #339
        +---[0.007074ms] org.apache.catalina.Engine:getPipeline() #339
        +---[0.004334ms] org.apache.catalina.Pipeline:isAsyncSupported() #339
        +---[0.002466ms] org.apache.catalina.connector.Request:setAsyncSupported() #339
        +---[6.01E-4ms] org.apache.catalina.connector.Connector:getService() #342
        +---[0.001859ms] org.apache.catalina.Service:getContainer() #342
        +---[9.65E-4ms] org.apache.catalina.Engine:getPipeline() #342
        +---[0.005231ms] org.apache.catalina.Pipeline:getFirst() #342
        +---[7.239154ms] org.apache.catalina.Valve:invoke() #342
        +---[0.006904ms] org.apache.catalina.connector.Request:isAsync() #345
        +---[0.00509ms] org.apache.catalina.connector.Request:finishRequest() #372
        +---[0.051461ms] org.apache.catalina.connector.Response:finishResponse() #373
        +---[0.007244ms] java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean:<init>() #379
        +---[0.007314ms] org.apache.coyote.Response:action() #380
        +---[0.004518ms] org.apache.catalina.connector.Request:isAsyncCompleting() #382
        +---[0.001072ms] org.apache.catalina.connector.Request:getContext() #394
        +---[0.007166ms] java.lang.System:currentTimeMillis() #401
        +---[0.004367ms] org.apache.coyote.Request:getStartTime() #401
        +---[0.011483ms] org.apache.catalina.Context:logAccess() #401
        +---[0.0014ms] org.apache.coyote.Request:getRequestProcessor() #406
        +---[min=8.0E-4ms,max=9.22E-4ms,total=0.001722ms,count=2] java.lang.Integer:<init>() #406
        +---[0.001082ms] java.lang.reflect.Method:invoke() #406
        +---[0.001851ms] org.apache.coyote.RequestInfo:setWorkerThreadName() #406
        +---[0.035805ms] org.apache.catalina.connector.Request:recycle() #410
        `---[0.007849ms] org.apache.catalina.connector.Response:recycle() #411

一段無聊的手動深入 trace 之後………………

[arthas@24851]$ trace org.apache.catalina.webresources.AbstractArchiveResourceSet getArchiveEntries
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:4 , method-cnt:2) cost in 150 ms.
`---ts=2019-09-14 21:36:26;thread_name=http-nio-7744-exec-3;id=12;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader@20ad9418
    `---[75.743681ms] org.apache.catalina.webresources.JarWarResourceSet:getArchiveEntries()
        +---[0.025731ms] java.util.HashMap:<init>() #106
        +---[0.097729ms] org.apache.catalina.webresources.JarWarResourceSet:openJarFile() #109
        +---[0.091037ms] java.util.jar.JarFile:getJarEntry() #110
        +---[0.096325ms] java.util.jar.JarFile:getInputStream() #111
        +---[0.451916ms] org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream:<init>() #113
        +---[min=0.001175ms,max=0.001176ms,total=0.002351ms,count=2] java.lang.Integer:<init>() #114
        +---[0.00104ms] java.lang.reflect.Method:invoke() #114
        +---[0.045105ms] org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream:getNextJarEntry() #114
        +---[min=5.02E-4ms,max=0.008531ms,total=0.028864ms,count=31] java.util.jar.JarEntry:getName() #116
        +---[min=5.39E-4ms,max=0.022805ms,total=0.054647ms,count=31] java.util.HashMap:put() #116
        +---[min=0.004452ms,max=34.479307ms,total=74.206249ms,count=31] org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream:getNextJarEntry() #117
        +---[0.018358ms] org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream:getManifest() #119
        +---[0.006429ms] org.apache.catalina.webresources.JarWarResourceSet:setManifest() #120
        +---[0.010904ms] org.apache.tomcat.util.compat.JreCompat:isJre9Available() #121
        +---[0.003307ms] org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream:getMetaInfEntry() #133
        +---[5.5E-4ms] java.util.jar.JarEntry:getName() #135
        +---[6.42E-4ms] java.util.HashMap:put() #135
        +---[0.001981ms] org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream:getManifestEntry() #137
        +---[0.064484ms] org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream:close() #141
        +---[0.007961ms] org.apache.catalina.webresources.JarWarResourceSet:closeJarFile() #151
        `---[0.004643ms] java.io.InputStream:close() #155

發現了一個值得暫停思考的點：

+---[min=0.004452ms,max=34.479307ms,total=74.206249ms,count=31] org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream:getNextJarEntry() #117

這行代碼加載了 31 次，一共耗時 74ms；從名字上看，應該是 tomcat 加載 jar 包時的耗時，那麼是加載了 31 個 jar 包的耗時，還是加載了 jar 包内的某些資源 31 次耗時呢？

TomcatJarInputStream 這個類源碼的注釋寫到：

The purpose of this sub-class is to obtain references to the JarEntry objectsfor META-INF/ and META-INF/MANIFEST.MF that are otherwise swallowed by theJarInputStream implementation.

大概意思也就是，擷取 jar 包内 META-INF/，META-INF/MANIFEST 的資源，這是一個子類，更多的功能在父類 JarInputStream 裡。

其實看到這裡大概也能猜到問題了，tomcat 加載 jar 包内 META-INF/，META-INF/MANIFEST 的資源導緻的耗時，至于為什麼連續請求不會耗時，應該是 tomcat 的緩存機制（下面介紹源碼分析）。

不着急定位問題，試着通過 Arthas 最終定位問題細節，繼續手動深入 trace。

[arthas@24851]$ trace org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream *
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:4) cost in 44 ms.
`---ts=2019-09-14 21:37:47;thread_name=http-nio-7744-exec-5;id=14;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader@20ad9418
    `---[0.234952ms] org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream:createZipEntry()
        +---[0.039455ms] java.util.jar.JarInputStream:createZipEntry() #43
        `---[0.007827ms] java.lang.String:equals() #44
`---ts=2019-09-14 21:37:47;thread_name=http-nio-7744-exec-5;id=14;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader@20ad9418
    `---[0.050222ms] org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream:createZipEntry()
        +---[0.001889ms] java.util.jar.JarInputStream:createZipEntry() #43
        `---[0.001643ms] java.lang.String:equals() #46
#這裡一共31個trace日志，删減了剩下的

從方法名上看，還是加載資源之類的意思。都已經到 jdk 源碼了，這時候來看一下 TomcatJarInputStream 這個類的源碼：

/**
 * Creates a new <code>JarEntry</code> (<code>ZipEntry</code>) for the
 * specified JAR file entry name. The manifest attributes of
 * the specified JAR file entry name will be copied to the new
 * <CODE>JarEntry</CODE>.
 *
 * @param name the name of the JAR/ZIP file entry
 * @return the <code>JarEntry</code> object just created
 */
protected ZipEntry createZipEntry(String name) {
    JarEntry e = new JarEntry(name);
    if (man != null) {
        e.attr = man.getAttributes(name);
    }
    return e;
}

這個 createZipEntry 有個 name 參數，從注釋上看，是 jar/zip 檔案名，如果能得到檔案名這種關鍵資訊，就可以直接定位問題了；還是通過 Arthas，使用watch 指令，動态監測方法調用資料。

watch 方法執行資料觀測
讓你能友善的觀察到指定方法的調用情況。能觀察到的範圍為：傳回值、抛出異常、入參，通過編寫 OGNL 表達式進行對應變量的檢視。

watch 該方法的入參：

[arthas@24851]$ watch  org.apache.catalina.webresources.TomcatJarInputStream createZipEntry "{params[0]}"
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 27 ms.
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.14547ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/],
]
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.048028ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/MANIFEST.MF],
]
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.046071ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/resources/],
]
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.033855ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/resources/swagger-ui.html],
]
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.039138ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/resources/webjars/],
]
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.033701ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/resources/webjars/springfox-swagger-ui/],
]
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.033644ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/resources/webjars/springfox-swagger-ui/favicon-16x16.png],
]
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.033976ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/resources/webjars/springfox-swagger-ui/springfox.css],
]
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.032818ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/resources/webjars/springfox-swagger-ui/swagger-ui-standalone-preset.js.map],
]
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.04651ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/resources/webjars/springfox-swagger-ui/swagger-ui.css],
]
ts=2019-09-14 21:51:14; [cost=0.034793ms] result=@ArrayList[
    @String[META-INF/resources/webjars/springfox-swagger-ui/swagger-ui.js.map],

這下直接看到了具體加載的資源名，這麼熟悉的名字：swagger-ui，一個國外的 rest 接口文檔工具，又有國内開發者基于 swagger-ui 做了一套 spring mvc 的內建工具，通過注解就可以自動生成 swagger-ui 需要的接口定義 json 檔案，用起來還比較友善，就是侵入性較強。

删除 swagger 的 jar 包後問題，詭異的 70+ms 就消失了。

<!--pom 裡删除這兩個引用，這兩個包時國内開發者封裝的，swagger-ui并沒有提供java spring-mvc的支援包，swagger隻是一個浏覽器端的ui+editor
<dependency>
    <groupId>io.springfox</groupId>
    <artifactId>springfox-swagger2</artifactId>
    <version>2.9.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.springfox</groupId>
    <artifactId>springfox-swagger-ui</artifactId>
    <version>2.9.2</version>
</dependency>

那麼為什麼 swagger 會導緻請求耗時呢，為什麼每次請求偶讀會加載 swagger 内部的靜态資源呢？

其實這是 tomcat-embed 的一個 bug 吧，下面詳細介紹一下該 Bug。

Tomcat embed Bug 分析 & 解決

源碼分析過程實在太漫長，而且也不是本文的重點，是以就不介紹了， 下面直接介紹下分析結果。

順便貼一張 tomcat 處理請求的核心類圖：

使用 Arthas 排查 SpringBoot 詭異耗時的 Bug

1. 為什麼每次請求會加載 Jar 包内的靜态資源？

關鍵在于 org.apache.catalina.mapper.Mapper#internalMapWrapper 這個方法，該版本下處理請求的方式有問題，導緻每次都校驗靜态資源。

2. 為什麼連續請求不會出現問題？

因為 Tomcat 對于這種靜态資源的解析是有緩存的，優先從緩存查找，緩存過期後再重新解析。具體參考 org.apache.catalina.webresources.Cache，預設過期時間 ttl 是 5000ms。

3. 為什麼本地不會複現？

其實确切的說，是通過 spring-boot 打包插件後不能複現。由于啟動方式的不同，tomcat 使用了不同的類去處理靜态資源，是以沒問題。

4. 如何解決？

1）更新 tomcat-embed 版本即可

目前出現 Bug 的版本為：spring-boot:2.0.2.RELEASE，内置的 tomcat embed 版本為 8.5.31。更新 tomcat embed 版本至 8.5.40+ 即可解決此問題，新版本已經修複了。

2）通過替換 springboot pom properties 方式

如果項目是 maven 是繼承的 springboot，即 parent 配置為 springboot 的，或者 dependencyManagement 中 import spring boot 包的。

<parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.0.2.RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>

pom 中直接覆寫 properties 即可：

<properties>
    <tomcat.version>8.5.40</tomcat.version>
</properties>

3）更新 spring boot 版本

springboot 2.1.0.RELEASE 中的 tomcat embed 版本已經大于 8.5.31 了，是以直接将 springboot 更新至該版本及以上版本就可以解決此問題。

作者簡介

空無，Arthas 鐵粉，一個熱愛技術熱愛分享的程式員，專注 JAVA 後端開發。

雲原生 阿裡雲 java
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