修改jvm-sandbox源碼導(dǎo)致線程安全分析
更新時間：2023年06月02日 14:27:43 作者：雨翔河
這篇文章主要為大家介紹了修改jvm-sandbox源碼導(dǎo)致線程安全分析，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪
正文
今天收到運維同事的消息，廣告組某應(yīng)用 cpu 從 5 月 29 號下午 16:30 開始陡增不下，本著對問題的好奇心幫忙排查了下這個問題。
首先看了下 java 進程的線程 cpu 使用情況，有四個處理線程每一個幾乎一直處于 40%-99% 的 cpu 使用，正常情況下不應(yīng)該出現(xiàn)這種情況，還好是多核機器，不然這容易直接搞崩潰機器。
堆棧信息
同事提供了幾分堆棧信息，在不同的時間段拿到的 jstack 信息占用高的 cpu 線程都指向了以下四個線程
"ForkJoinPool.commonPool-worker-1" #754509 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00xxxxx36800 nid=0x1a9ec runnable [0x000xxxxx000] java.lang.Thread.State: RUNNABLE at java.util.HashMap$TreeNode.putTreeVal(HashMap.java:2002) at java.util.HashMap.putVal(HashMap.java:637) at java.util.HashMap.put(HashMap.java:611) at java.util.HashSet.add(HashSet.java:219) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventProcessor.setcurrentThread(EventProcessor.java:147) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventProcessor$Process.pushInvokeId(EventProcessor.java:45) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventListenerHandler.handleOnBefore(EventListenerHandler.java:353) at java.com.alibaba.jvm.sandbox.spy.Spy.spyMethodOnBefore(Spy.java:164) at com.alibaba.dubbo.rpc.proxy.javassist.JavassistProxyFactory$1.doInvoke(JavassistProxyFactory.java) at com.alibaba.dubbo.rpc.proxy.AbstractProxyInvoker.invoke(AbstractProxyInvoker.java:72) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.AbstractProxyProtocol$2.doInvoke(AbstractProxyProtocol.java:93) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.AbstractInvoker.invoke(AbstractInvoker.java:144) at com.alibaba.dubbo.rpc.listener.ListenerInvokerWrapper.invoke(ListenerInvokerWrapper.java:74) at com.alibaba.extension.filter.AccessInvokeLogFilter.invoke(AccessInvokeLogFilter.java:29) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.csp.sentinel.adapter.dubbo.SentinelDubboConsumerFilter.invoke(SentinelDubboConsumerFilter.java:60) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.monitor.support.MonitorFilter.invoke(MonitorFilter.java:75) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.csp.sentinel.adapter.dubbo.DubboAppContextFilter.invoke(DubboAppContextFilter.java:41) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.filter.FutureFilter.invoke(FutureFilter.java:53) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ConsumerContextFilter.invoke(ConsumerContextFilter.java:48) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.InvokerWrapper.invoke(InvokerWrapper.java:53) at com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.support.FailoverClusterInvoker.doInvoke(FailoverClusterInvoker.java:77) at com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.support.AbstractClusterInvoker.invoke(AbstractClusterInvoker.java:227) at com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.support.wrapper.MockClusterInvoker.invoke(MockClusterInvoker.java:72) at com.alibaba.dubbo.rpc.proxy.InvokerInvocationHandler.invoke(InvokerInvocationHandler.java:52) "DubboServerHandler-xxxx3:xxxx-thread-781" #1937 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x000xxxx4000 nid=0x804 runnable [0x000xxxx000] java.lang.Thread.State: RUNNABLE at java.util.HashMap$TreeNode.balanceDeletion(HashMap.java:2282) at java.util.HashMap$TreeNode.removeTreeNode(HashMap.java:2094) at java.util.HashMap.removeNode(HashMap.java:839) at java.util.HashMap.remove(HashMap.java:798) at java.util.HashSet.remove(HashSet.java:235) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventProcessor.clean(EventProcessor.java:189) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventProcessor$Process.popInvokeId(EventProcessor.java:65) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventListenerHandler.handleOnEnd(EventListenerHandler.java:420) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventListenerHandler.handleOnReturn(EventListenerHandler.java:389) at java.com.alibaba.jvm.sandbox.spy.Spy.spyMethodOnReturn(Spy.java:192) at com.alibaba.dubbo.rpc.proxy.javassist.JavassistProxyFactory$1.doInvoke(JavassistProxyFactory.java:46) at com.alibaba.dubbo.rpc.proxy.AbstractProxyInvoker.invoke(AbstractProxyInvoker.java:72) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.InvokerWrapper.invoke(InvokerWrapper.java:53) at com.alibaba.extension.filter.AccessInvokeLogFilter.invoke(AccessInvokeLogFilter.java:29) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ExceptionFilter.invoke(ExceptionFilter.java:64) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.csp.sentinel.adapter.dubbo.SentinelDubboProviderFilter.invoke(SentinelDubboProviderFilter.java:66) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.monitor.support.MonitorFilter.invoke(MonitorFilter.java:75) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.TimeoutFilter.invoke(TimeoutFilter.java:42) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.filter.TraceFilter.invoke(TraceFilter.java:78) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ContextFilter.invoke(ContextFilter.java:60) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.GenericFilter.invoke(GenericFilter.java:112) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ClassLoaderFilter.invoke(ClassLoaderFilter.java:38) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.EchoFilter.invoke(EchoFilter.java:38) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DubboProtocol$1.reply(DubboProtocol.java:108) at com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeHandler.handleRequest(HeaderExchangeHandler.java:84) at com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeHandler.received(HeaderExchangeHandler.java:170) at com.alibaba.dubbo.remoting.transport.DecodeHandler.received(DecodeHandler.java:52) at com.alibaba.dubbo.remoting.transport.dispatcher.ChannelEventRunnable.run(ChannelEventRunnable.java:82) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617) "DubboServerHandler-1xxxx:xxxxx-thread-724" #1879 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00xxxx800 nid=0x7ca runnable [0x0000xxx000] java.lang.Thread.State: RUNNABLE at java.util.HashMap$TreeNode.find(HashMap.java:1865) at java.util.HashMap$TreeNode.getTreeNode(HashMap.java:1873) at java.util.HashMap.removeNode(HashMap.java:823) at java.util.HashMap.remove(HashMap.java:798) at java.util.HashSet.remove(HashSet.java:235) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventProcessor.clean(EventProcessor.java:189) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventProcessor$Process.popInvokeId(EventProcessor.java:65) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventListenerHandler.handleOnEnd(EventListenerHandler.java:420) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventListenerHandler.handleOnReturn(EventListenerHandler.java:389) at java.com.alibaba.jvm.sandbox.spy.Spy.spyMethodOnReturn(Spy.java:192) at com.alibaba.dubbo.rpc.proxy.javassist.JavassistProxyFactory$1.doInvoke(JavassistProxyFactory.java:46) at com.alibaba.dubbo.rpc.proxy.AbstractProxyInvoker.invoke(AbstractProxyInvoker.java:72) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.InvokerWrapper.invoke(InvokerWrapper.java:53) at com.alibaba.extension.filter.AccessInvokeLogFilter.invoke(AccessInvokeLogFilter.java:29) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ExceptionFilter.invoke(ExceptionFilter.java:64) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.csp.sentinel.adapter.dubbo.SentinelDubboProviderFilter.invoke(SentinelDubboProviderFilter.java:66) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.monitor.support.MonitorFilter.invoke(MonitorFilter.java:75) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.TimeoutFilter.invoke(TimeoutFilter.java:42) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.filter.TraceFilter.invoke(TraceFilter.java:78) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ContextFilter.invoke(ContextFilter.java:60) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.GenericFilter.invoke(GenericFilter.java:112) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ClassLoaderFilter.invoke(ClassLoaderFilter.java:38) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.EchoFilter.invoke(EchoFilter.java:38) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DubboProtocol$1.reply(DubboProtocol.java:108) at com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeHandler.handleRequest(HeaderExchangeHandler.java:84) at com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeHandler.received(HeaderExchangeHandler.java:170) at com.alibaba.dubbo.remoting.transport.DecodeHandler.received(DecodeHandler.java:52) at com.alibaba.dubbo.remoting.transport.dispatcher.ChannelEventRunnable.run(ChannelEventRunnable.java:82) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617) "DubboServerHandler-xxxx:xxxx-thread-735" #1890 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x000xxxx800 nid=0x7d5 runnable [0x0000xxxxx00] java.lang.Thread.State: RUNNABLE at java.util.HashMap$TreeNode.putTreeVal(HashMap.java:2002) at java.util.HashMap.putVal(HashMap.java:637) at java.util.HashMap.put(HashMap.java:611) at java.util.HashSet.add(HashSet.java:219) at com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventProcessor.setcurrentThread(EventProcessor.java:147) at 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com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ClassLoaderFilter.invoke(ClassLoaderFilter.java:38) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.filter.EchoFilter.invoke(EchoFilter.java:38) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper$1.invoke(ProtocolFilterWrapper.java:91) at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DubboProtocol$1.reply(DubboProtocol.java:108) at com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeHandler.handleRequest(HeaderExchangeHandler.java:84) at com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeHandler.received(HeaderExchangeHandler.java:170) at com.alibaba.dubbo.remoting.transport.DecodeHandler.received(DecodeHandler.java:52) at com.alibaba.dubbo.remoting.transport.dispatcher.ChannelEventRunnable.run(ChannelEventRunnable.java:82) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617) at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
這四個線程都是 jvm-sandbox 的執(zhí)行線程，這部分執(zhí)行代碼并不在應(yīng)用層面，而是應(yīng)用掛載的 jvm-sandbox，目前是用這個來對方法執(zhí)行攔截，打標(biāo)，mock，主要是為了全鏈路壓測引入的。
jvm-sandbox 分支
下載下來了 jvm-sandbox 的源碼，我在 com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventProcessor 類里并沒有看到相應(yīng)的 hashmap 的操作，懷疑是改動了 jvm-sandbox 源碼，悄悄的搞到了公司的 jvm-sandbox 分支源碼，發(fā)現(xiàn)如下：
增加了一個 HashSet 來記錄當(dāng)前線程集合，這里的 HashSet 的定義是在單線程執(zhí)行的方法體外，會被多線程訪問到，這就意味著它存在線程安全的問題。HashSet 的底層實現(xiàn)是 HashMap ，這也是為什么我們看到堆棧都是 HashMap 的插入查找移除的方法。
原因分析
具體原因沒有去深究（如果去生產(chǎn)環(huán)境導(dǎo)出堆信息找到這個 map，然后去看這里面的結(jié)構(gòu)，理論上是可以分析出這個 hashmap 里面的某棵樹是不是出現(xiàn)了問題），因為不好復(fù)現(xiàn)，多線程這種需要看臉的報錯，我自己寫了測試用例可以做到增刪查失敗的情況，但是很難判斷這種性能效率問題，因為 HashMap 本身是一個數(shù)組 + 鏈表的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在遇到 hash 沖突嚴重的時候鏈表會轉(zhuǎn)換為一顆紅黑樹，如果這時候是多線程對這顆紅黑樹進行了增加和移除查找操作，紅黑樹是需要自平衡的，多線程的時候自平衡的過程中運氣不好會導(dǎo)致自鎖和查詢效率極低，甚至引發(fā)死循環(huán)的概率，我沒有深究過它的源碼，但是我們可以想象父節(jié)點指針指向孩子節(jié)點，這個時候查詢操作本來是正常往下走的，紅黑樹發(fā)生了自平衡，很可能進入這顆紅黑樹的時候進入死循環(huán)，或者查詢效率及其低下，for 循環(huán)次數(shù)過多。
首先舉個最簡單的例子，假設(shè) HashMap 的鏈表已經(jīng)形成了紅黑樹，里面取某一條鏈的 root 節(jié)點，當(dāng)你多線程進行操作這條鏈的時候就有可能會發(fā)生兩個父節(jié)點互相引用的情況，因為多線程下自平衡的結(jié)果結(jié)構(gòu)不確定，這樣在取 root 節(jié)點的時候就有可能會陷入這個死循環(huán)。
這個假設(shè)理論上在沒有變換為紅黑樹的情況下是個鏈表也應(yīng)該是成立的，JDK8 之前，比如 JDK7 的 hash 沖突是使用的純鏈表，而且是頭插法的方式做的擴容，這個多線程情況下在一定概率會出現(xiàn)一個環(huán)形的引用關(guān)系導(dǎo)致死循環(huán)，因為節(jié)點如果出現(xiàn)相互指向的話，這個鏈表的查詢會進入死循環(huán)。JDK8 之后用的是尾插法擴容不會有鏈表的死循環(huán)引用問題，但是會出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的情況，其次就是變成紅黑樹之后，這個過程如果發(fā)生自平衡就會變成不可控。
所以在多線程情況下一定不要去使用 HashMap ，就如同上面的問題，要解決：
如果要用，將 HashMap 放入單個的方法體內(nèi)用，避免線程安全問題。
使用 ConcurrentHashMap，缺點就是性能會下降，畢竟 jvm-sandbox 是在最底層進行類方法執(zhí)行的攔截標(biāo)記等操作的，效率是非常非常重要的。
以上就是修改jvm-sandbox源碼導(dǎo)致線程安全分析的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于jvm-sandbox線程安全的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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