使用 Arthas 排查 SpringBoot 诡异耗时的 Bug

头图.png

背景

公司有个渠道系统，专门对接三方渠道使用，没有什么业务逻辑，主要是转换报文和参数校验之类的工作，起着一个承上启下的作用。

最近在优化接口的响应时间，优化了代码之后，但是时间还是达不到要求；有一个诡异的 100ms 左右的耗时问题，在接口中打印了请求处理时间后，和调用方的响应时间还有差了 100ms 左右。比如程序里记录 150ms，但是调用方等待时间却为 250ms 左右。

下面记录下当时详细的定位 & 解决流程（其实解决很简单，关键在于怎么定位并找到解决问题的方法）。

定位过程

1. 分析代码

渠道系统是一个常见的 Spring-boot web 工程，使用了集成的 tomcat。分析了代码之后，发现并没有特殊的地方，没有特殊的过滤器或者拦截器，所以初步排除是业务代码问题。

2. 分析调用流程

出现这个问题之后，首先确认了下接口的调用流程。由于是内部测试，所以调用流程较少。

Nginx -反向代理-> 渠道系统

公司是云服务器，网络走的也是云的内网。由于不明确问题的原因，所以用排除法，首先确认服务器网络是否有问题。

先确认发送端到 Nginx Host 是否有问题：

[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

从 ping 结果上看，发送端到 Nginx 主机的延迟是无问题的，接下来查看 Nginx 到渠道系统的网络。

# 由于日志是没问题的，这里直接复制上面日志了
[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

从 ping 结果上看，Nginx 到渠道系统服务器网络延迟也是没问题的。

既然网络看似没问题，那么可以继续排除法，砍掉 Nginx，客户端直接再渠道系统的服务器上，通过回环地址（localhost）直连，避免经过网卡/dns，缩小问题范围看看能否复现（这个应用和地址是我后期模拟的，测试的是一个空接口）：

[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 请求总耗时

从 curl 日志上看，通过回环地址调用一个空接口耗时也有 73ms。这就奇怪了，跳过了中间所有调用节点（包括过滤器 & 拦截器之类），直接请求应用一个空接口，都有 73ms 的耗时，再请求一次看看：

[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，第二次请求耗时就正常了，变成了 3ms。经查阅资料，linux curl 是默认开启 http keep-alive的（Keep-Alive 的介绍可以参考我的另一篇文章）。就算不开启 keep-alive，每次重新 handshake，也不至于需要 70ms。

经过不断分析测试发现，连续请求的话时间就会很短，每次请求只需要几毫秒，但是如果隔一段时间再请求，就会花费 70ms 以上。

从这个现象猜想，可能是某些缓存机制导致的，连续请求因为有缓存，所以速度快，时间长缓存失效后导致时间长。

那么这个问题点到底在哪一层呢？tomcat 层还是 spring-webmvc 呢？

光猜想定位不了问题，还是得实际测试一下，把渠道系统的代码放到本地 IDE 里启动测试能否复现。

但是导入本地 IDE 后，在 IDE 中启动后并不能复现问题，并没有 70+ms 的延迟问题。这下头疼了，本地无法复现，不能 Debug，由于问题点不在业务代码，也不能通过加日志的方式来 Debug。

这时候可以祭出神器 Arthas 了。

3. Arthas 分析问题

Arthas 是 Alibaba 开源的 Java 诊断工具，深受开发者喜爱。当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas 可以帮助你解决：

这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？
我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？
遇到问题无法在线上 debug，难道只能通过加日志再重新发布吗？
线上遇到某个用户的数据处理有问题，但线上同样无法 debug，线下无法重现！
是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？
有什么办法可以监控到 JVM 的实时运行状态？
······

上面是 Arthas 的官方简介，这次我只需要用他的一个小功能 trace。动态计算方法调用路径和时间，这样就可以定位时间在哪个地方被消耗了。

trace 方法内部调用路径，并输出方法路径上的每个节点上耗时。
trace 命令能主动搜索 class-pattern／method-pattern 。
对应的方法调用路径，渲染和统计整个调用链路上的所有性能开销和追踪调用链路。

有了神器，那么该追踪什么方法呢？由于我对 Tomcat 源码不是很熟，所以只能从 spring mvc 下手，先来 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

本次调用，调用端时间花费 115 ms，但是从 arthas trace 上看，spring mvc 只消耗了 18ms，那么剩下的 97ms 去哪了呢？

本地测试后已经可以排除 spring mvc 的问题了，最后也是唯一可能出问题的点就是 tomcat。

可是本人并不熟悉 tomcat 中的源码，就连请求入口都不清楚，tomcat 里需要 trace 的类都不好找。。。

不过没关系，有神器 Arthas，可以通过 stack 命令来反向查找调用路径，以org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet 作为参数：

stack 输出当前方法被调用的调用路径。
很多时候我们都知道一个方法被执行，但这个方法被执行的路径非常多，或者你根本就不知道这个方法是从那里被执行了，此时你需要的是 stack 命令。

[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)

从 stack 日志上可以很直观的看出 DispatchServlet 的调用栈，那么这么长的路径，该 trace 哪个类呢（这里跳过 spring mvc 中的过滤器的 trace 过程，实际排查的时候也 trace 了一遍，但这诡异的时间消耗不是由这里过滤器产生的）？有一定经验的老司机从名字上大概也能猜出来从哪里下手比较好，那就是org.apache.coyote.http11.Http11Processor.service，从名字上看，http1.1 处理器，这可能是一个比较好的切入点。下面来 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

日志里有一个 129ms 的耗时点（时间比没开 arthas 的时候更长是因为 arthas 本身带来的性能消耗，所以生产环境小心使用），这个就是要找的问题点。

打问题点找到了，那怎么定位是什么导致的问题呢，又如何解决呢？

继续 trace 吧，细化到具体的代码块或者内容。trace 由于性能考虑，不会展示所有的调用路径，如果调用路径过深，只有手动深入 trace，原则就是 trace 耗时长的那个方法：

[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

一段无聊的手动深入 trace 之后………………

[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

发现了一个值得暂停思考的点：

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

这行代码加载了 31 次，一共耗时 74ms；从名字上看，应该是 tomcat 加载 jar 包时的耗时，那么是加载了 31 个 jar 包的耗时，还是加载了 jar 包内的某些资源 31 次耗时呢？

TomcatJarInputStream 这个类源码的注释写到：

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，获取 jar 包内 META-INF/，META-INF/MANIFEST 的资源，这是一个子类，更多的功能在父类 JarInputStream 里。

其实看到这里大概也能猜到问题了，tomcat 加载 jar 包内 META-INF/，META-INF/MANIFEST 的资源导致的耗时，至于为什么连续请求不会耗时，应该是 tomcat 的缓存机制（下面介绍源码分析）。

不着急定位问题，试着通过 Arthas 最终定位问题细节，继续手动深入 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
#这里一共31个trace日志，删减了剩下的

从方法名上看，还是加载资源之类的意思。都已经到 jdk 源码了，这时候来看一下 TomcatJarInputStream 这个类的源码：

/**
 * 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;
}

这个 createZipEntry 有个 name 参数，从注释上看，是 jar/zip 文件名，如果能得到文件名这种关键信息，就可以直接定位问题了；还是通过 Arthas，使用watch 命令，动态监测方法调用数据。

watch 方法执行数据观测
让你能方便的观察到指定方法的调用情况。能观察到的范围为：返回值、抛出异常、入参，通过编写 OGNL 表达式进行对应变量的查看。

watch 该方法的入参：

[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],

这下直接看到了具体加载的资源名，这么熟悉的名字：swagger-ui，一个国外的 rest 接口文档工具，又有国内开发者基于 swagger-ui 做了一套 spring mvc 的集成工具，通过注解就可以自动生成 swagger-ui 需要的接口定义 json 文件，用起来还比较方便，就是侵入性较强。

删除 swagger 的 jar 包后问题，诡异的 70+ms 就消失了。

<!--pom 里删除这两个引用，这两个包时国内开发者封装的，swagger-ui并没有提供java spring-mvc的支持包，swagger只是一个浏览器端的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>

那么为什么 swagger 会导致请求耗时呢，为什么每次请求偶读会加载 swagger 内部的静态资源呢？

其实这是 tomcat-embed 的一个 bug 吧，下面详细介绍一下该 Bug。

Tomcat embed Bug 分析 & 解决

源码分析过程实在太漫长，而且也不是本文的重点，所以就不介绍了，下面直接介绍下分析结果。

顺便贴一张 tomcat 处理请求的核心类图：

1. 为什么每次请求会加载 Jar 包内的静态资源？

关键在于 org.apache.catalina.mapper.Mapper#internalMapWrapper 这个方法，该版本下处理请求的方式有问题，导致每次都校验静态资源。

2. 为什么连续请求不会出现问题？

因为 Tomcat 对于这种静态资源的解析是有缓存的，优先从缓存查找，缓存过期后再重新解析。具体参考 org.apache.catalina.webresources.Cache，默认过期时间 ttl 是 5000ms。

3. 为什么本地不会复现？

其实确切的说，是通过 spring-boot 打包插件后不能复现。由于启动方式的不同，tomcat 使用了不同的类去处理静态资源，所以没问题。

4. 如何解决？

1）升级 tomcat-embed 版本即可

当前出现 Bug 的版本为：spring-boot:2.0.2.RELEASE，内置的 tomcat embed 版本为 8.5.31。升级 tomcat embed 版本至 8.5.40+ 即可解决此问题，新版本已经修复了。

2）通过替换 springboot pom properties 方式

如果项目是 maven 是继承的 springboot，即 parent 配置为 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 中直接覆盖 properties 即可：

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

3）升级 spring boot 版本

springboot 2.1.0.RELEASE 中的 tomcat embed 版本已经大于 8.5.31 了，所以直接将 springboot 升级至该版本及以上版本就可以解决此问题。

作者简介

空无，Arthas 铁粉，一个热爱技术热爱分享的程序员，专注 JAVA 后端开发。

欢迎登陆 start.aliyun.com 知行动手实验室体验 Arthas 57 个动手实验：https://start.aliyun.com/handson-lab/#!category=arthas

为了让更多开发者开始用上 Arthas 这个 Java 诊断神器，Arthas 社区联合 JetBrains 推出 Arthas 有奖征文活动：聊聊这些年你和 Arthas 之间的那些事儿。活动仍在火热进行中，点击即可参与，欢迎大家踊跃投稿，参与即有可能获奖！

使用 Arthas 排查 SpringBoot 诡异耗时的 Bug

背景

定位过程

1. 分析代码

2. 分析调用流程

3. Arthas 分析问题

Tomcat embed Bug 分析 & 解决

1. 为什么每次请求会加载 Jar 包内的静态资源？

2. 为什么连续请求不会出现问题？

3. 为什么本地不会复现？

4. 如何解决？

1）升级 tomcat-embed 版本即可

2）通过替换 springboot pom properties 方式

3）升级 spring boot 版本

作者简介

阿里云云原生

引用和评论

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2. 分析调用流程

3. Arthas 分析问题

Tomcat embed Bug 分析 & 解决

1. 为什么每次请求会加载 Jar 包内的静态资源？

2. 为什么连续请求不会出现问题？

3. 为什么本地不会复现？

4. 如何解决？

1）升级 tomcat-embed 版本即可

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