BTrace实际案例分析

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Java

btrace 诊断跟踪连接泄露

BTrace实际案例分析

问题表象

问题描述

1.最近有项目组的童鞋反馈，web页面频繁出现假死的状态。

2.web页面的假死出现是概率事件，且无法确定假死的引发原因。

3.是在一定的操作之后出现的，但是无法确定究竟是哪些操作引发这些操作。

问题分析

初步分析

我们都知道web容器一般都是单实例多线程的方式工作的，当页面发起请求后，tomcat发分配一个线程进行当前请求的处理，当出现页面假死，说明是由于某种原因导致了线程在等待某种资源，可以是IO、网络响应、数据库连接、等待锁等等，所以需要首先确定该线程是在等待什么资源。

经过初步分析，可以知道是线程阻塞导致web不能够及时返回给页面响应，导致页面出现假死的情况。所以首先确定导致线程阻塞的原因。

确定线程是由于什么原因导致的阻塞其实也是比较简单的，可以使用jstack工具，到出现阻塞现象后，使用jstack工具查看器堆栈，看下是等待什么。也可以使用Eclipse的debug功能，将当前线程suspend。在这里我采用第二种方式。

操作步骤

在本地以Debug方式启动Tomcat应用，模拟一些操作，尽量将假死项目重现，开发人员根据以往的映像去操作一些功能，过了若干时间后，果然出现了假死现象。由于是debug方式启动所以查看其debug视图，发现启动了3个http线程，下图中红色部分标示的位置。

通过右击suspend挂起线程，发现有一个线程确实被阻塞掉了

观察堆栈可以确定是到连接池中去获取连接，但是当前连接池中无可用的连接，导致线程阻塞出现页面假死现象。

进一步分析

很明显这个是由于连接泄露导致无可用连接，所引起的线程阻塞，页面假死。查看连接池配置：

driver=oracle.jdbc.driver.OracleDriver

url=jdbc:oracle:thin:@127.0.0.1:1521:orcl

username=****

password=****

active=20

minidle=20

maxidle=20

maxwait=-1

出现连接泄露问题是较为难定位的问题，因为问题的表象离问题的根源较远，并没有直接的联系，所以只能凭经验和感觉去分析，另外出现该情况应当尽量将连接池连接个数配置改小，这样可以有效的拉近问题表象和问题根源之间的距离，减小问题重现的成本和最大化问题重现的概率。然后根据BTrace来进行分析。但是我们这里有BTrace这个利器来进行动态诊断。

诊断思路

只要跟踪所有的调用过BasicDataSource.getConnection这个方法的地方，然后在看看那些方法调用以后没有关系连接，而关闭连接的地方并非是Connection的close方法，需要对连接池的工作原理有一定的了解。

如上图，连接池持有Connection代理的引用，用来维护Connection，而Connection代理实现了JDBC，通过Connection代理来操作驱动程序，在oracle中是oracle.jdbc.driver.T4CConnection。

实际上连接池主要是通过PoolableConnection作为代理类，持有T4CConnection的引用，完成对数据的操作，并且自己实现了java.sql.Connection接口，我们看下close方法的具体实现。

/**
     * Returns me to my pool.
     */
     public synchronized void close() throws SQLException {
        if (_closed) {
            // already closed
            return;
        }

        boolean isUnderlyingConectionClosed;
        try {
            isUnderlyingConectionClosed = _conn.isClosed();
        } catch (SQLException e) {
            try {
                _pool.invalidateObject(this); // XXX should be guarded to happen at most once
            } catch(IllegalStateException ise) {
                // pool is closed, so close the connection
                passivate();
                getInnermostDelegate().close();
            } catch (Exception ie) {
                // DO NOTHING the original exception will be rethrown
            }
            throw (SQLException) new SQLException("Cannot close connection (isClosed check failed)").initCause(e);
        }

        if (!isUnderlyingConectionClosed) {
            // Normal close: underlying connection is still open, so we
            // simply need to return this proxy to the pool
            try {
                _pool.returnObject(this); // XXX should be guarded to happen at most once
            } catch(IllegalStateException e) {
                // pool is closed, so close the connection
                passivate();
                getInnermostDelegate().close();
            } catch(SQLException e) {
                throw e;
            } catch(RuntimeException e) {
                throw e;
            } catch(Exception e) {
                throw (SQLException) new SQLException("Cannot close connection (return to pool failed)").initCause(e);
            }
        } else {
            // Abnormal close: underlying connection closed unexpectedly, so we
            // must destroy this proxy
            try {
                _pool.invalidateObject(this); // XXX should be guarded to happen at most once
            } catch(IllegalStateException e) {
                // pool is closed, so close the connection
                passivate();
                getInnermostDelegate().close();
            } catch (Exception ie) {
                // DO NOTHING, "Already closed" exception thrown below
            }
            throw new SQLException("Already closed.");
        }
}

而获取连接的代码是通过PoolingDataSource的getConnection进行获取的代码如下：

/**
     * Return a {@link java.sql.Connection} from my pool,
     * according to the contract specified by {@link ObjectPool#borrowObject}.
     */
    public Connection getConnection() throws SQLException {
        try {
            Connection conn = (Connection)(_pool.borrowObject());
            if (conn != null) {
                conn = new PoolGuardConnectionWrapper(conn);
            } 
            return conn;
        } catch(SQLException e) {
            throw e;
        } catch(NoSuchElementException e) {
            throw new SQLNestedException("Cannot get a connection, pool error " + e.getMessage(), e);
        } catch(RuntimeException e) {
            throw e;
        } catch(Exception e) {
            throw new SQLNestedException("Cannot get a connection, general error", e);
        }
    }

可以非常清楚的看到，就是通过该方法释放连接到连接池中，供后续的业务代码进行调用。

到这里基本的思路已经出来了，只要跟踪PoolingDataSource的getConnection方法和PoolableConnection的close方法就可以知道究竟哪些业务代码只调用了获取连接而没有调用close方法进行释放连接，导致连接泄露。

BTrace利器

通过编写BTrace脚本进行分析跟踪，只要业务代码在调用完getConnection方法后调用了close就说明没有问题，也就是getConnection方法和close方法成对出现，如果只调用了getConnection方法而没有调用close方法那就说明该业务代码有连接泄露。

import com.sun.btrace.annotations.*;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;

@BTrace public class BTraceConnection {
	
    @Export private static long openedCount;
    
    @Export private static long closedCount;
	
    @OnMethod(clazz="/.*PoolingDataSource/", method="getConnection", location=@Location(kind.RETURN))
    public static void m(@return Object obj) {
    	    openedCount++;
    			println("One connection is opened!");
    			println(obj);
    	    Threads.jstack();
    }
    
    @OnMethod(clazz="/.*PoolableConnection/", method="close")
    public static void d(@Self Object obj) {
    	    closedCount++;
    			println("One connection is closed!");
    			println(obj);
    	    Threads.jstack();
    }
    
    @OnExit
    public static void f(){
          print("Total opened connection:");
          println(openedCount);
          print("Total closed connection:");
          println(closedCount);	
    }
    
}

将连接池个数修改为3，启动应用，使用jps输出应用pid，

运行命令btrace <pid> BTraceConnection.java > trace.log

日志分析

输出结果

One connection is opened!
org.apache.commons.dbcp.PoolingDataSource$PoolGuardConnectionWrapper@1d6fc56
org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource.getConnection(BasicDataSource.java:1044)
..................
com.***************************.dao.UserDAO.checkUserState(UserDAO.java:142)
..................
java.lang.Thread.run(Thread.java:619)
One connection is opened!
..................
Total opened connection:61
Total closed connection:57

部分无用内容有删减，发现总共获取了61次connection，释放了57次connection，com.***************************.dao.UserDAO.checkUserState(UserDAO.java:142)该方法没有释放连接，最终定位出了有问题的方法。