Spring Boot 接口频繁超时，Alibaba 开源 Arthas 精准定位 BUG 问题

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

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

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 ~]$ ping10.0.0.139

PING10.0.0.139(10.0.0.139)56(84) bytes of data.

64bytes from10.0.0.139: icmp_seq=1ttl=64time=0.029ms

64bytes from10.0.0.139: icmp_seq=2ttl=64time=0.041ms

64bytes from10.0.0.139: icmp_seq=3ttl=64time=0.040ms

64bytes from10.0.0.139: icmp_seq=4ttl=64time=0.040ms

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 ~]$ ping10.0.0.139

PING10.0.0.139(10.0.0.139)56(84) bytes of data.

64bytes from10.0.0.139: icmp_seq=1ttl=64time=0.029ms

64bytes from10.0.0.139: icmp_seq=2ttl=64time=0.041ms

64bytes from10.0.0.139: icmp_seq=3ttl=64time=0.040ms

64bytes from10.0.0.139: icmp_seq=4ttl=64time=0.040ms

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。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

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，这样我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)costin508ms.

`---ts

=2019-09-1421:07:44;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=2019-09-1421:07:44;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:() #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:() #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115ms，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)costin495ms.

=2019-09-1421:15:19;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=2019-09-1421:15:19;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)