最近的工作日并不算太平，各種大大小小的case和解case，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有好久好久沒(méi)有靜下心來(lái)專心寫點(diǎn)東西了。不過(guò)倒還是堅(jiān)持利用業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)了不少微課上的東西，發(fā)現(xiàn)大佬們總結(jié)的東西還是不一樣，相比于大學(xué)時(shí)的那些枯燥的課本，大佬們總結(jié)出來(lái)的內(nèi)容更活，更加容易理解。自己后面也會(huì)把大佬們的東西好好消化吸收，變成自己的東西用文字性的東西表達(dá)出來(lái)。

今天想總結(jié)的東西是最近工作中使用到的測(cè)試工具JMH以及Java運(yùn)行時(shí)監(jiān)控工具Arthas。他們?cè)谖业膶?shí)際工作中也算是幫了大忙。所以在這里拋磚引玉一下這些工具的使用方法。同時(shí)也加深一下自己對(duì)這些工具的熟悉程度。對(duì)這兩個(gè)工具，我都會(huì)首先簡(jiǎn)單介紹一下這些工具的大致使用場(chǎng)景，然后會(huì)使用一個(gè)在工作中真正遇到的性能問(wèn)題排查為例詳細(xì)講解這兩個(gè)工具的實(shí)際用法。話不多說(shuō)，直奔主題。

問(wèn)題描述

為了能夠讓我后面的實(shí)例能夠貫穿這兩個(gè)工具的使用，我首先簡(jiǎn)單描述下我們?cè)陂_(kāi)發(fā)中遇到的實(shí)際的性能問(wèn)題。然后再引出這兩個(gè)性能工具的實(shí)際使用，看我們?nèi)绾问褂眠@兩個(gè)工具成功定位到性能瓶頸的。

問(wèn)題如下：為了能夠支持丟失率，我們將原先log4j2 的Async+自定義Appender的方式進(jìn)行了修正，把異步的邏輯放到了自己改版后的Appender中。但我們發(fā)現(xiàn)修改后日志性能要比之前Async+自定義Appender的方式下降不少。這里由于隱私原因我并沒(méi)有用實(shí)際公司中的實(shí)例，這里我用了一種其他同樣能夠體現(xiàn)問(wèn)題的方式。我們暫時(shí)先不給出具體的配置文件，先給出性能測(cè)試代碼和結(jié)果

代碼

packagecom.bryantchang.appendertest;

importorg.slf4j.Logger;
importorg.slf4j.LoggerFactory;

publicclassAppenderTest{

privatestaticfinalStringLOGGER_NAME_DEFAULT="defaultLogger";
privatestaticfinalStringLOGGER_NAME_INCLUDE="includeLocationLogger";
privatestaticfinalLoggerLOGGER=LoggerFactory.getLogger(LOGGER_NAME_INCLUDE);
publicstaticfinallongBATCH=10000;

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{
while(true){
longstart,end;
start=System.currentTimeMillis();
for(inti=0;i

	

	代碼邏輯及其簡(jiǎn)單，就是調(diào)用logger.info每次打印10000條日志，然后記錄耗時(shí)。兩者的對(duì)比如下

	

	從這兩張圖片中我們能夠看到同樣的邏輯，兩個(gè)程序的耗時(shí)差距相差了數(shù)十倍，但看圖片，貌似僅僅是logger的名稱不一樣。對(duì)上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，我們可能會(huì)有兩個(gè)疑問(wèn)

	上面的代碼測(cè)試是否標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范

	如果真的是性能問(wèn)題，那么這兩個(gè)代碼到底在哪個(gè)方法上有了這么大的差距導(dǎo)致了最終的性能差異

	下面這兩個(gè)工具就分別來(lái)回答這兩個(gè)問(wèn)題

	基于 Spring Boot + MyBatis Plus + Vue & Element 實(shí)現(xiàn)的后臺(tái)管理系統(tǒng) + 用戶小程序，支持 RBAC 動(dòng)態(tài)權(quán)限、多租戶、數(shù)據(jù)權(quán)限、工作流、三方登錄、支付、短信、商城等功能

	項(xiàng)目地址：https://gitee.com/zhijiantianya/ruoyi-vue-pro

	JMH簡(jiǎn)介

	第一個(gè)問(wèn)題就是，測(cè)試的方法是否標(biāo)準(zhǔn)。我們?cè)诰帉懘a時(shí)用的是死循環(huán)+前后“掐秒表”的方式。假如我們要再加個(gè)多線程的測(cè)試，我們還需要搞一個(gè)線程池，除了代碼本身的邏輯還要關(guān)心測(cè)試的邏輯。我們會(huì)想，有沒(méi)有一款工具能夠?qū)⑽覀儚臏y(cè)試邏輯中徹底解放出來(lái)，只需要關(guān)心我們需要測(cè)試的代碼邏輯。JMH就是這樣一款Java的測(cè)試框架。下面是JMH的官方定義

	
JMH是一個(gè)面向Java語(yǔ)言或者其他Java虛擬機(jī)語(yǔ)言的性能基準(zhǔn)測(cè)試框架


	

	這里面我們需要注意的是，JMH所測(cè)試的方法約簡(jiǎn)單越好，依賴越少越好，最適合的場(chǎng)景就是，測(cè)試兩個(gè)集合put，get性能，例如ArrayList與LinkedList的對(duì)比等，這里我們需要測(cè)試的是批量打一批日志所需要的時(shí)間，也基本符合使用JMH的測(cè)試場(chǎng)景。下面是測(cè)試代碼，bench框架代碼以及主函數(shù)。

	待測(cè)試方法

	
publicclassLogBenchMarkWorker{

privateLogBenchMarkWorker(){}

privatestaticclassLogBenchMarkWorkerInstance{
privatestaticfinalLogBenchMarkWorkerinstance=newLogBenchMarkWorker();
}

publicstaticLogBenchMarkWorkergetInstance(){
returnLogBenchMarkWorkerInstance.instance;
}

privatestaticfinalStringLOGGER_DEFAULT_NAME="defaultLogger";
privatestaticfinalStringLOGGER_INCLUDE_LOCATION="includeLocationLogger";
privatestaticfinalLoggerLOGGER=LoggerFactory.getLogger(LOGGER_DEFAULT_NAME);
privatestaticlongBATCH_SIZE=10000;

publicvoidlogBatch(){
for(inti=0;i

	

	可以看到待測(cè)試方法非常簡(jiǎn)單，就是單批次一次性打印10000條日志的操作，所以并沒(méi)有需要額外說(shuō)明的部分。下面我們?cè)賮?lái)看benchmark部分。

	
publicclassLogBenchMarkMain{

@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value=1)
@Threads(1)
publicvoidtestLog1(){
LogBenchMarkWorker.getInstance().logBatch();
}

@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value=1)
@Threads(4)
publicvoidtestLog4(){
LogBenchMarkWorker.getInstance().logBatch();
}

@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value=1)
@Threads(8)
publicvoidtestLog8(){
LogBenchMarkWorker.getInstance().logBatch();
}

@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value=1)
@Threads(16)
publicvoidtestLog16(){
LogBenchMarkWorker.getInstance().logBatch();
}


	

	在這段代碼中，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)有了一些JMH中特有的東西，我下面進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

	
Benchmark注解：標(biāo)識(shí)在某個(gè)具體方法上，表示這個(gè)方法將是一個(gè)被測(cè)試的最小方法，在JMH中成為一個(gè)OPS
BenmarkMode:測(cè)試類型，JMH提供了幾種不同的Mode
    Throughput:整體吞吐量
    AverageTime:調(diào)用的平均時(shí)間，每次OPS執(zhí)行的時(shí)間
    SampleTime:取樣，給出不同比例的ops時(shí)間，例如99%的ops時(shí)間，99.99%的ops時(shí)間
fork：fork的次數(shù)，如果設(shè)置為2，JMH會(huì)fork出兩個(gè)進(jìn)程來(lái)測(cè)試
Threads：很容易理解，這個(gè)參數(shù)表示這個(gè)方法同時(shí)被多少個(gè)線程執(zhí)行


	

	在上面的代碼中，我定義了4個(gè)待測(cè)試的方法，方法的Fork，BenchmarkMode均為測(cè)試單次OPS的平均時(shí)間，但4個(gè)方法的線程數(shù)不同。除了這幾個(gè)參數(shù)，還有幾個(gè)參數(shù)，我會(huì)在main函數(shù)里面來(lái)講，main代碼如下所示

	
publicclassMain{
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsRunnerException{
Optionsoptions=newOptionsBuilder()
.include(LogBenchMarkMain.class.getSimpleName())
.warmupIterations(5)
.measurementIterations(5)
.output("logs/BenchmarkCommon.log")
.build();
newRunner(options).run();
}
}


	

	我們可以看到，在main函數(shù)中，我們就是要設(shè)置JMH的基礎(chǔ)配置，這里面的幾個(gè)配置參數(shù)含義如下：

	
include:benchmark所在類的名字，可以使用正則表達(dá)
warmupIteration:預(yù)熱的迭代次數(shù)，這里為什么要預(yù)熱的原因是由于JIT的存在，隨著代碼的運(yùn)行，會(huì)動(dòng)態(tài)對(duì)代碼的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化。因此在測(cè)試過(guò)程中需要先預(yù)熱幾輪，讓代碼運(yùn)行穩(wěn)定后再實(shí)際進(jìn)行測(cè)試
measurementIterations:實(shí)際測(cè)試輪次
output:測(cè)試報(bào)告輸出位置


	

	我分別用兩種logger運(yùn)行一下測(cè)試，查看性能測(cè)試報(bào)告對(duì)比

	使用普通logger

	
LogBenchMarkMain.testLog1avgt50.006±0.001s/op
LogBenchMarkMain.testLog16avgt50.062±0.026s/op
LogBenchMarkMain.testLog4avgt50.006±0.002s/op
LogBenchMarkMain.testLog8avgt50.040±0.004s/op


	

	使用了INCLUDE_LOCATION的logger

	
LogBenchMarkMain.testLog1avgt50.379±0.007s/op
LogBenchMarkMain.testLog16avgt51.784±0.670s/op
LogBenchMarkMain.testLog4avgt50.378±0.003s/op
LogBenchMarkMain.testLog8avgt50.776±0.070s/op


	

	這里我們看到，性能差距立現(xiàn)。使用INCLUDE_LOCATION的性能要明顯低于使用普通logger的性能。這是我們一定很好奇，并且問(wèn)一句“到底慢在哪”！！

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	視頻教程：https://doc.iocoder.cn/video/

	Arthas 我的代碼在運(yùn)行時(shí)到底做了什么

	Arthas是阿里開(kāi)源的一款java調(diào)試神器，與greys類似，不過(guò)有著比greys更加強(qiáng)大的功能，例如，可以直接繪制java方法調(diào)用的火焰圖等。這兩個(gè)工具的原理都是使用了Java強(qiáng)大的字節(jié)碼技術(shù)。畢竟我也不是JVM大佬，所以具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)沒(méi)法展開(kāi)，我們要做的就是站在巨人的肩膀上，接受并用熟練的使用好這些好用的性能監(jiān)控工具。

	實(shí)際操作

	talk is cheap, show me your code,既然是工具，我們直接進(jìn)行實(shí)際操作。我們?cè)诒緳C(jī)運(yùn)行我們一開(kāi)始的程序，然后講解arthas的使用方法。

	我們首先通過(guò)jps找到程序的進(jìn)程號(hào)，然后直接通過(guò)arthas給到的as.sh對(duì)我們運(yùn)行的程序進(jìn)行字節(jié)碼增強(qiáng)，然后啟動(dòng)arthas，命令如下

	
./as.shpid


	

	可以看到，arthas支持查看當(dāng)前jvm的狀態(tài)，查看當(dāng)前的線程狀態(tài)，監(jiān)控某些方法的調(diào)用時(shí)間，trace，profile生成火焰圖等，功能一應(yīng)俱全 我們這里也只將幾個(gè)比較常用的命令，其他的命令如果大家感興趣可以詳見(jiàn)官網(wǎng)arthas官網(wǎng)。這篇文章主要介紹下面幾個(gè)功能

	反編譯代碼

	監(jiān)控某個(gè)方法的調(diào)用

	查看某個(gè)方法的調(diào)用和返回值

	trace某個(gè)方法

	監(jiān)控方法調(diào)用

	這個(gè)主要的命令為monitor，根據(jù)官網(wǎng)的介紹，常用的使用方法為

	
monitor-cdurationclassNamemethodName


	

	其中duration代表每隔幾秒展示一次統(tǒng)計(jì)結(jié)果，即單次的統(tǒng)計(jì)周期，className就是類的全限定名，methodname就是方法的名字，這里面我們查看的方法是Logger類的info方法，我們分別對(duì)使用兩種不同logger的info方法。這里面的類是org.slf4j.Logger，方法時(shí)info，我們的監(jiān)控語(yǔ)句為

	
monitor-c5org.slf4j.Loggerinfo


	

	監(jiān)控結(jié)果如下

	使用普通appender

	

	我們可以看到，使用include appeder的打印日志方法要比普通的appender高出了3倍，這就不禁讓我們有了疑問(wèn)，究竟這兩個(gè)方法各個(gè)步驟耗時(shí)如何呢。下面我們就介紹第二條命令，trace方法。

	trace命令 & jad命令

	這兩個(gè)程序的log4j2配置文件如下

	

 

 

 

 

 












 
 




 





 














 

 








 








	

	我們都是用了一個(gè)AsyncAppender套用了一個(gè)FileAppender。查看fileAppender，發(fā)現(xiàn)二者相同完全沒(méi)區(qū)別，只有asyncAppender中的一個(gè)選項(xiàng)有區(qū)別，這就是includeLocation，一個(gè)是false，另一個(gè)是true。至于這個(gè)參數(shù)的含義，我們暫時(shí)不討論，我們現(xiàn)在知道問(wèn)題可能出在AsyncAppender里面，但是我們?cè)撊绾悟?yàn)證呢。trace命令就有了大用場(chǎng)。

	trace命令的基本用法與monitor類似，其中主要的一個(gè)參數(shù)是-n則是代表trace多少次的意思

	
trace-ntrace_timesclassNamemethodName


	

	我在之前Log4j2的相關(guān)博客里面講到過(guò)，任何一個(gè)appender，最核心的方法就是他的append方法。所以我們分別trace兩個(gè)程序的append方法。

	
trace-n5org.apache.logging.log4j.core.appender.AsyncAppenderappend


	

	trace結(jié)果如下

	使用普通appender

	

	我們立刻可以發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)trace的熱點(diǎn)方法不一樣，在使用include的appender中，耗時(shí)最長(zhǎng)的方法時(shí)org.apache.logging.log4j.core.impl.Log4jLogEvent類中的createMemento方法，那么怎么才能知道這個(gè)方法到底做了啥呢，那就請(qǐng)出我們下一個(gè)常用命令jad，這個(gè)命令能夠反編譯出對(duì)應(yīng)方法的代碼。這里我們jad一下上面說(shuō)的那個(gè)createMemento方法，命令很簡(jiǎn)單

	
jadorg.apache.logging.log4j.core.impl.Log4jLogEventcreateMemento


	

	結(jié)果如下

	

	watch命令

	watch命令能夠觀察到某個(gè)特定方法的入?yún)ⅲ祷刂档?a  target="_blank">信息，我們使用這個(gè)命令查看一下這個(gè)createMemento方法的入?yún)ⅲ绻麅蓚€(gè)程序的入?yún)⒉煌腔究梢詳喽ㄊ沁@個(gè)原因引起命令如下

	
watchorg.apache.logging.log4j.core.impl.Log4jLogEventcreateMemento"params"-x2-n5-b-f


	

	這里面的參數(shù)含義如下

	
-x參數(shù)展開(kāi)層次
-n執(zhí)行次數(shù)
-b查看方法調(diào)用前狀態(tài)
-f方法調(diào)用后


	

	其中的param代表查看方法的調(diào)用參數(shù)列表，還有其他的監(jiān)控項(xiàng)詳見(jiàn)官網(wǎng)官網(wǎng)

	最終watch結(jié)果如下

	使用普通logger

	

	果不其然，這兩個(gè)參數(shù)果然是一個(gè)true一個(gè)false，我們簡(jiǎn)單看下這個(gè)參數(shù)是如何傳進(jìn)來(lái)的，我們jad一下AsyncAppender的append方法。

	

	不過(guò)為了一探究竟，我還是靜態(tài)跟了一下這段代碼

	這個(gè)includeLocation會(huì)在event的createMemento中被用到，在序列化生成對(duì)象時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)LogEventProxy，代碼如下

	
publicLogEventProxy(finalLogEventevent,finalbooleanincludeLocation){
this.loggerFQCN=event.getLoggerFqcn();
this.marker=event.getMarker();
this.level=event.getLevel();
this.loggerName=event.getLoggerName();

finalMessagemsg=event.getMessage();
this.message=msginstanceofReusableMessage
?memento((ReusableMessage)msg)
:msg;
this.timeMillis=event.getTimeMillis();
this.thrown=event.getThrown();
this.thrownProxy=event.getThrownProxy();
this.contextData=memento(event.getContextData());
this.contextStack=event.getContextStack();
this.source=includeLocation?event.getSource():null;
this.threadId=event.getThreadId();
this.threadName=event.getThreadName();
this.threadPriority=event.getThreadPriority();
this.isLocationRequired=includeLocation;
this.isEndOfBatch=event.isEndOfBatch();
this.nanoTime=event.getNanoTime();
}


	

	如果includeLocation為true，那么就會(huì)調(diào)用getSource函數(shù)，跟進(jìn)去查看，代碼如下

	
publicStackTraceElementgetSource(){
if(source!=null){
returnsource;
}
if(loggerFqcn==null||!includeLocation){
returnnull;
}
source=Log4jLogEvent.calcLocation(loggerFqcn);
returnsource;
}
publicstaticStackTraceElementcalcLocation(finalStringfqcnOfLogger){
if(fqcnOfLogger==null){
returnnull;
}
//LOG4J2-1029newThrowable().getStackTraceisfasterthanThread.currentThread().getStackTrace().
finalStackTraceElement[]stackTrace=newThrowable().getStackTrace();
StackTraceElementlast=null;
for(inti=stackTrace.length-1;i>0;i--){
finalStringclassName=stackTrace[i].getClassName();
if(fqcnOfLogger.equals(className)){
returnlast;
}
last=stackTrace[i];
}
returnnull;
}


	

	我們看到他會(huì)從整個(gè)的調(diào)用棧中去尋找調(diào)用這個(gè)方法的代碼行，其性能可想而知。我們用arthas監(jiān)控一下，驗(yàn)證一下。

	首先我們trace crateMemento方法

	
trace-n5org.apache.logging.log4j.core.impl.Log4jLogEventcreateMemento

trace-n5org.apache.logging.log4j.core.impl.Log4jLogEventserialize

trace-n5org.apache.logging.log4j.core.impl.Log4jLogEvent$LogEventProxy

trace-n5trace-n5org.apache.logging.log4j.core.LogEventgetSource


	

	至此我們通過(guò)結(jié)合JMH和arthas共同定位出了一個(gè)線上的性能問(wèn)題。不過(guò)我介紹的只是冰山一角，更多常用的命令還希望大家通過(guò)官網(wǎng)自己了解和實(shí)踐，有了幾次親身實(shí)踐之后，這個(gè)工具也就玩熟了。

	

	審核編輯：湯梓紅