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java - 如何创建异步堆栈跟踪?

coder 2024-03-14 原文

更新:最新版本的 Intellij IDEA implements 正是我正在寻找的。问题是如何在 IDE 之外实现它(这样我就可以将异步堆栈跟踪转储到日志文件),理想情况下不使用检测代理。


自从我将我的应用程序从同步模型转换为异步模型后,我在调试失败时遇到了问题。

当我使用同步 API 时,我总是在异常堆栈跟踪中找到我的类,因此我知道如果出现问题从哪里开始查找。使用异步 API,我得到的堆栈跟踪既不引用我的类,也不指示是什么请求触发了失败。

我会给你一个具体的例子,但我对这类问题的通用解决方案很感兴趣。

具体例子

我使用 Jersey 发出 HTTP 请求:

new Client().target("http://test.com/").request().rx().get(JsonNode.class);

其中 rx() 指示请求应该异步发生,返回 CompletionStage<JsonNode> 而不是直接返回 JsonNode。如果这个调用失败,我得到这个堆栈跟踪:

javax.ws.rs.ForbiddenException: HTTP 403 Authentication Failed
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyInvocation.convertToException(JerseyInvocation.java:1083)
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyInvocation.translate(JerseyInvocation.java:883)
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyInvocation.lambda$invoke$1(JerseyInvocation.java:767)
    at org.glassfish.jersey.internal.Errors.process(Errors.java:316)
    at org.glassfish.jersey.internal.Errors.process(Errors.java:298)
    at org.glassfish.jersey.internal.Errors.process(Errors.java:229)
    at org.glassfish.jersey.process.internal.RequestScope.runInScope(RequestScope.java:414)
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyInvocation.invoke(JerseyInvocation.java:765)
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyInvocation$Builder.method(JerseyInvocation.java:456)
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyCompletionStageRxInvoker.lambda$method$1(JerseyCompletionStageRxInvoker.java:70)
    at java.util.concurrent.CompletableFuture$AsyncSupply.run(CompletableFuture.java:1590)

注意事项:

  • 堆栈跟踪不引用用户代码。
  • 异常消息不包含有关触发错误的 HTTP 请求的上下文信息(HTTP 方法、URI 等)。

因此,我无法追踪异常的源头。

为什么会这样

如果深入挖掘,您会发现 Jersey is invoking :

CompletableFuture.supplyAsync(() -> getSyncInvoker().method(name, entity, responseType))

用于 rx() 调用。因为供应商是由 Jersey 构建的,所以没有对用户代码的引用。

我尝试过的

I tried filing a bug report 针对 Jetty 提出了一个不相关的异步示例,随后因安全原因被拒绝。

相反,我一直在添加如下上下文信息:

makeHttpRequest().exceptionally(e ->
{
    throw new RuntimeException(e);
});

意思是,我在代码中的每个 HTTP 请求之后手动添加 exceptionally()。 Jersey 抛出的任何异常都包含在引用我的代码的辅助异常中。生成的堆栈跟踪如下所示:

java.lang.RuntimeException: javax.ws.rs.ForbiddenException: HTTP 403 Authentication Failed
    at my.user.code.Testcase.lambda$null$1(Testcase.java:25)
    at java.util.concurrent.CompletableFuture.uniExceptionally(CompletableFuture.java:870)
    ... 6 common frames omitted
Caused by: javax.ws.rs.ForbiddenException: HTTP 403 Authentication Failed
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyInvocation.convertToException(JerseyInvocation.java:1083)
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyInvocation.translate(JerseyInvocation.java:883)
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyInvocation.lambda$invoke$1(JerseyInvocation.java:767)
    at org.glassfish.jersey.internal.Errors.process(Errors.java:316)
    at org.glassfish.jersey.internal.Errors.process(Errors.java:298)
    at org.glassfish.jersey.internal.Errors.process(Errors.java:229)
    at org.glassfish.jersey.process.internal.RequestScope.runInScope(RequestScope.java:414)
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyInvocation.invoke(JerseyInvocation.java:765)
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyInvocation$Builder.method(JerseyInvocation.java:456)
    at org.glassfish.jersey.client.JerseyCompletionStageRxInvoker.lambda$method$1(JerseyCompletionStageRxInvoker.java:70)
    at java.util.concurrent.CompletableFuture$AsyncSupply.run(CompletableFuture.java:1590)
    ... 3 common frames omitted

我不喜欢这种方法,因为它容易出错并且会降低代码的可读性。如果我在某些 HTTP 请求中错误地忽略了它,我最终会得到一个模糊的堆栈跟踪并花费大量时间来追踪它。

此外,如果我想将这个技巧隐藏在实用程序类之后,那么我必须在 CompletionStage 之外实例化一个异常;否则,实用程序类将出现在堆栈跟踪中,而不是实际的调用站点。在 CompletionStage 之外实例化异常非常昂贵,因为即使异步调用从未抛出任何异常,此代码也会运行。

我的问题

是否有一种健壮、易于维护的方法来向异步调用添加上下文信息?

或者,是否有一种有效的方法可以在没有这些上下文信息的情况下将堆栈跟踪跟踪回源?

最佳答案

鉴于这个问题已经将近一个月没有收到任何答案,我将发布迄今为止我找到的最佳解决方案:

DebugCompletableFuture.java:

/**
 * A {@link CompletableFuture} that eases debugging.
 *
 * @param <T> the type of value returned by the future
 */
public final class DebugCompletableFuture<T> extends CompletableFuture<T>
{
    private static RunMode RUN_MODE = RunMode.DEBUG;
    private static final Set<String> CLASS_PREFIXES_TO_REMOVE = ImmutableSet.of(DebugCompletableFuture.class.getName(),
        CompletableFuture.class.getName(), ThreadPoolExecutor.class.getName());
    private static final Set<Class<? extends Throwable>> EXCEPTIONS_TO_UNWRAP = ImmutableSet.of(AsynchronousException.class,
        CompletionException.class, ExecutionException.class);
    private final CompletableFuture<T> delegate;
    private final AsynchronousException asyncStacktrace;

    /**
     * @param delegate the stage to delegate to
     * @throws NullPointerException if any of the arguments are null
     */
    private DebugCompletableFuture(CompletableFuture<T> delegate)
    {
        requireThat("delegate", delegate).isNotNull();
        this.delegate = delegate;
        this.asyncStacktrace = new AsynchronousException();
        delegate.whenComplete((value, exception) ->
        {
            if (exception == null)
            {
                super.complete(value);
                return;
            }
            exception = Exceptions.unwrap(exception, EXCEPTIONS_TO_UNWRAP);
            asyncStacktrace.initCause(exception);
            filterStacktrace(asyncStacktrace, element ->
            {
                String className = element.getClassName();
                for (String prefix : CLASS_PREFIXES_TO_REMOVE)
                    if (className.startsWith(prefix))
                        return true;
                return false;
            });
            Set<String> newMethods = getMethodsInStacktrace(asyncStacktrace);
            if (!newMethods.isEmpty())
            {
                Set<String> oldMethods = getMethodsInStacktrace(exception);
                newMethods.removeAll(oldMethods);
                if (!newMethods.isEmpty())
                {
                    // The async stacktrace introduces something new
                    super.completeExceptionally(asyncStacktrace);
                    return;
                }
            }
            super.completeExceptionally(exception);
        });
    }

    /**
     * @param exception an exception
     * @return the methods referenced by the stacktrace
     * @throws NullPointerException if {@code exception} is null
     */
    private Set<String> getMethodsInStacktrace(Throwable exception)
    {
        requireThat("exception", exception).isNotNull();
        Set<String> result = new HashSet<>();
        for (StackTraceElement element : exception.getStackTrace())
            result.add(element.getClassName() + "." + element.getMethodName());
        for (Throwable suppressed : exception.getSuppressed())
            result.addAll(getMethodsInStacktrace(suppressed));
        return result;
    }

    /**
     * @param <T2>     the type returned by the delegate
     * @param delegate the stage to delegate to
     * @return if {@code RUN_MODE == DEBUG} returns an instance that wraps {@code delegate}; otherwise, returns {@code delegate}
     * unchanged
     * @throws NullPointerException if any of the arguments are null
     */
    public static <T2> CompletableFuture<T2> wrap(CompletableFuture<T2> delegate)
    {
        if (RUN_MODE != RunMode.DEBUG)
            return delegate;
        return new DebugCompletableFuture<>(delegate);
    }

    /**
     * Removes stack trace elements that match a filter. The exception and its descendants are processed recursively.
     * <p>
     * This method can be used to remove lines that hold little value for the end user (such as the implementation of utility functions).
     *
     * @param exception     the exception to process
     * @param elementFilter returns true if the current stack trace element should be removed
     */
    private void filterStacktrace(Throwable exception, Predicate<StackTraceElement> elementFilter)
    {
        Throwable cause = exception.getCause();
        if (cause != null)
            filterStacktrace(cause, elementFilter);
        for (Throwable suppressed : exception.getSuppressed())
            filterStacktrace(suppressed, elementFilter);
        StackTraceElement[] elements = exception.getStackTrace();
        List<StackTraceElement> keep = new ArrayList<>(elements.length);
        for (StackTraceElement element : elements)
        {
            if (!elementFilter.test(element))
                keep.add(element);
        }
        exception.setStackTrace(keep.toArray(new StackTraceElement[0]));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T, ? extends U> fn)
    {
        return wrap(super.thenApply(fn));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T, ? extends U> fn)
    {
        return wrap(super.thenApplyAsync(fn));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T, ? extends U> fn, Executor executor)
    {
        return wrap(super.thenApplyAsync(fn, executor));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> thenAccept(Consumer<? super T> action)
    {
        return wrap(super.thenAccept(action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action)
    {
        return wrap(super.thenAcceptAsync(action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action, Executor executor)
    {
        return wrap(super.thenAcceptAsync(action, executor));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> thenRun(Runnable action)
    {
        return wrap(super.thenRun(action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> thenRunAsync(Runnable action)
    {
        return wrap(super.thenRunAsync(action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> thenRunAsync(Runnable action, Executor executor)
    {
        return wrap(super.thenRunAsync(action, executor));
    }

    @Override
    public <U, V> CompletableFuture<V> thenCombine(CompletionStage<? extends U> other,
                                                   BiFunction<? super T, ? super U, ? extends V> fn)
    {
        return wrap(super.thenCombine(other, fn));
    }

    @Override
    public <U, V> CompletableFuture<V> thenCombineAsync(CompletionStage<? extends U> other,
                                                        BiFunction<? super T, ? super U, ? extends V> fn)
    {
        return wrap(super.thenCombineAsync(other, fn));
    }

    @Override
    public <U, V> CompletableFuture<V> thenCombineAsync(CompletionStage<? extends U> other,
                                                        BiFunction<? super T, ? super U, ? extends V> fn,
                                                        Executor executor)
    {
        return wrap(super.thenCombineAsync(other, fn, executor));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBoth(CompletionStage<? extends U> other,
                                                      BiConsumer<? super T, ? super U> action)
    {
        return wrap(super.thenAcceptBoth(other, action));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBothAsync(CompletionStage<? extends U> other,
                                                           BiConsumer<? super T, ? super U> action)
    {
        return wrap(super.thenAcceptBothAsync(other, action));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBothAsync(CompletionStage<? extends U> other,
                                                           BiConsumer<? super T, ? super U> action,
                                                           Executor executor)
    {
        return wrap(super.thenAcceptBothAsync(other, action, executor));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> runAfterBoth(CompletionStage<?> other, Runnable action)
    {
        return wrap(super.runAfterBoth(other, action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> runAfterBothAsync(CompletionStage<?> other, Runnable action)
    {
        return wrap(super.runAfterBothAsync(other, action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> runAfterBothAsync(CompletionStage<?> other, Runnable action, Executor executor)
    {
        return wrap(super.runAfterBothAsync(other, action, executor));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> applyToEither(CompletionStage<? extends T> other, Function<? super T, U> fn)
    {
        return wrap(super.applyToEither(other, fn));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> applyToEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other, Function<? super T, U> fn)
    {
        return wrap(super.applyToEitherAsync(other, fn));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> applyToEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other, Function<? super T, U> fn,
                                                       Executor executor)
    {
        return wrap(super.applyToEitherAsync(other, fn, executor));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> acceptEither(CompletionStage<? extends T> other, Consumer<? super T> action)
    {
        return wrap(super.acceptEither(other, action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> acceptEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other, Consumer<? super T> action)
    {
        return wrap(super.acceptEitherAsync(other, action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> acceptEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other, Consumer<? super T> action,
                                                     Executor executor)
    {
        return wrap(super.acceptEitherAsync(other, action, executor));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> runAfterEither(CompletionStage<?> other, Runnable action)
    {
        return wrap(super.runAfterEither(other, action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> runAfterEitherAsync(CompletionStage<?> other, Runnable action)
    {
        return wrap(super.runAfterEitherAsync(other, action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<Void> runAfterEitherAsync(CompletionStage<?> other, Runnable action, Executor executor)
    {
        return wrap(super.runAfterEitherAsync(other, action, executor));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> thenCompose(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn)
    {
        return wrap(super.thenCompose(fn));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> thenComposeAsync(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn)
    {
        return wrap(super.thenComposeAsync(fn));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> thenComposeAsync(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn,
                                                     Executor executor)
    {
        return wrap(super.thenComposeAsync(fn, executor));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<T> exceptionally(Function<Throwable, ? extends T> fn)
    {
        return wrap(super.exceptionally(fn));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<T> whenComplete(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action)
    {
        return wrap(super.whenComplete(action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action)
    {
        return wrap(super.whenCompleteAsync(action));
    }

    @Override
    public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action,
                                                  Executor executor)
    {
        return wrap(super.whenCompleteAsync(action, executor));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> handle(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn)
    {
        return wrap(super.handle(fn));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> handleAsync(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn)
    {
        return wrap(super.handleAsync(fn));
    }

    @Override
    public <U> CompletableFuture<U> handleAsync(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn,
                                                Executor executor)
    {
        return wrap(super.handleAsync(fn, executor));
    }

    @Override
    public boolean complete(T value)
    {
        return delegate.complete(value);
    }

    @Override
    public boolean completeExceptionally(Throwable ex)
    {
        return delegate.completeExceptionally(ex);
    }
}

RunMode.java:

/**
 * Operational modes.
 */
public enum RunMode
{
    /**
     * Optimized for debugging problems (extra runtime checks, logging of the program state).
     */
    DEBUG,
    /**
     * Optimized for maximum performance.
     */
    RELEASE
}

AsynchronousException.java

/**
 * Thrown when an asynchronous operation fails. The stacktrace indicates who triggered the operation.
 */
public final class AsynchronousException extends RuntimeException
{
    private static final long serialVersionUID = 0L;

    public AsynchronousException()
    {
    }
}

用法:

DebugCompletableFuture.wrap(CompletableFuture.supplyAsync(this::expensiveOperation));

好处:您将获得相对干净的异步堆栈跟踪。

缺点:每次创建 future 时都构造一个新的 AsynchronousException 非常昂贵。具体来说,如果您要生成大量 future,这会在堆上生成大量垃圾,并且 GC 开销会变得很明显。

我仍然希望有人能提出性能更好的方法。

关于java - 如何创建异步堆栈跟踪?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/49269620/

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