Trace 在多线程异步体系下传递

news2024/11/24 3:30:07

JAVA 线程异步常见的实现方式有：

  • new Thread
  • ExecutorService

当然还有其他的，比如fork-join，这些下文会有提及，下面主要针对这两种场景结合 DDTrace 和 Springboot 下进行实践。

引入 DDTrace sdk


    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
        <dd.version>1.21.0</dd.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.datadoghq</groupId>
            <artifactId>dd-trace-api</artifactId>
            <version>${dd.version}</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>io.opentracing</groupId>
            <artifactId>opentracing-api</artifactId>
            <version>0.33.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.opentracing</groupId>
            <artifactId>opentracing-mock</artifactId>
            <version>0.33.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.opentracing</groupId>
            <artifactId>opentracing-util</artifactId>
            <version>0.33.0</version>
        </dependency>
    ...

关于 DDTrace sdk 使用方式参考文档ddtrace-api使用指南

Logback 配置

配置 logback ，让其输出 traceId 和 spanId， 将以下 pattern 应用到所有的 appender 中。

<property name="log.pattern" value="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger - [%method,%line] %X{dd.service} %X{dd.trace_id} %X{dd.span_id} - %msg%n" />

如果有链路信息产生，则会在日志里面输出 Trace 信息。

new Thread

实现一个简单的接口，使用 logback 输出日志信息，观察日志输出情况

    @RequestMapping("/thread")
    @ResponseBody
    public String threadTest(){
        logger.info("this func is threadTest.");
        return "success";
    }

请求后，日志如下

2023-10-23 11:33:09.983 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.CalcFilter - [doFilter,28] springboot-server 7209831467195902001 958235974016818257 - START /thread
host			localhost:8086
connection			Keep-Alive
user-agent			Apache-HttpClient/4.5.14 (Java/17.0.7)
accept-encoding			br,deflate,gzip,x-gzip
2023-10-23 11:33:10.009 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [threadTest,277] springboot-server 7209831467195902001 2587871298938674772 - this func is threadTest.
2023-10-23 11:33:10.022 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.CalcFilter - [doFilter,34] springboot-server 7209831467195902001 958235974016818257 - END : /thread耗时：39

日志里面有 trace 信息产生， 7209831467195902001为 traceId，2587871298938674772为 spanId。

向该接口加入 new Thread ，创建一个线程。

    @RequestMapping("/thread")
    @ResponseBody
    public String threadTest(){
        logger.info("this func is threadTest.");
        new Thread(()->{
            logger.info("this is new Thread.");
        }).start();
        return "success";
    }

通过请求对应的 URL，观察日志输出情况。

2023-10-23 11:40:00.994 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [threadTest,277] springboot-server 319673369251953601 5380270359912403278 - this func is threadTest.
2023-10-23 11:40:00.995 [Thread-10] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,279] springboot-server   - this is new Thread.

通过日志输出发现，new Thread方式，并不能够输出 Trace 信息，也就是说 Trace 并未传递进去。

如果我们显示的把 Trace 信息传递进去是不是就可以了，说干就干。

ThreadLocal 为什么不行

ThreadLocal 本地线程变量，该变量为当前线程独有。

为了方便使用，我们创建一个工具类 ThreadLocalUtil。

public static final ThreadLocal<Span> THREAD_LOCAL = new ThreadLocal<>();

然后将当前 Span 信息存储到 ThreadLocal。

    @RequestMapping("/thread")
    @ResponseBody
    public String threadTest(){
        logger.info("this func is threadTest.");
        ThreadLocalUtil.setValue(GlobalTracer.get().activeSpan());
        logger.info("current traceiD:{}",GlobalTracer.get().activeSpan().context().toTraceId());

        new Thread(()->{
            logger.info("this is new Thread.");
            logger.info("new Thread get span:{}",ThreadLocalUtil.getValue());
        }).start();
        return "success";
    }

通过请求对应的 URL，观察日志输出情况。

2023-10-23 14:14:02.339 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [threadTest,278] springboot-server 4492960774800816442 4097884453719637622 - this func is threadTest.
2023-10-23 14:14:02.340 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [threadTest,280] springboot-server 4492960774800816442 4097884453719637622 - current traceiD:4492960774800816442
2023-10-23 14:14:02.341 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,283] springboot-server   - this is new Thread.
2023-10-23 14:14:02.342 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,284] springboot-server   - new Thread get span:null

在新线程内获取外部线程 ThreadLocal，获取到的值为 null。

通过分析ThreadLocal源码发现，当我们使用 ThreadLocal 的 set() 方法时，ThreadLocal 内部使用了Thread.currentThread()作为了 ThreadLocal 的数据存储的 key，也就是说当从新线程里面获取变量信息，key 发生了变化，所以取不到值。

public class ThreadLocal<T> {
    ...
   public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            map.set(this, value);
        } else {
            createMap(t, value);
        }
    }
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }
    ...
}

InheritableThreadLocal

InheritableThreadLocal 扩展了 ThreadLocal，以提供从父线程到子线程的值继承：当创建子线程时，子线程接收父线程具有值的所有可继承线程局部变量的初始值。

官方解释：

This class extends ThreadLocal to provide inheritance of values from parent thread to child thread: when a child thread is created, the child receives initial values for all inheritable thread-local variables for which the parent has values. Normally the child's values will be identical to the parent's; however, the child's value can be made an arbitrary function of the parent's by overriding the childValue method in this class.
Inheritable thread-local variables are used in preference to ordinary thread-local variables when the per-thread-attribute being maintained in the variable (e.g., User ID, Transaction ID) must be automatically transmitted to any child threads that are created.
Note: During the creation of a new thread, it is possible to opt out of receiving initial values for inheritable thread-local variables.

为了方便使用，我们创建一个工具类 InheritableThreadLocalUtil.java，用于存放 Span 信息

public static final InheritableThreadLocal<Span> THREAD_LOCAL = new InheritableThreadLocal<>();

将 ThreadLocalUtil 换成 InheritableThreadLocalUtil

@RequestMapping("/thread")
    @ResponseBody
    public String threadTest(){
        logger.info("this func is threadTest.");
        InheritableThreadLocalUtil.setValue(GlobalTracer.get().activeSpan());
        logger.info("current traceiD:{}",GlobalTracer.get().activeSpan().context().toTraceId());

        new Thread(()->{
            logger.info("this is new Thread.");
            logger.info("new Thread get span:{}",InheritableThreadLocalUtil.getValue());
        }).start();
        return "success";
    }

通过请求对应的 URL，观察日志输出情况。

2023-10-23 14:37:05.415 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [threadTest,278] springboot-server 8754268856419787293 5276611939997441402 - this func is threadTest.
2023-10-23 14:37:05.416 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [threadTest,280] springboot-server 8754268856419787293 5276611939997441402 - current traceiD:8754268856419787293
2023-10-23 14:37:05.416 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,283] springboot-server   - this is new Thread.
2023-10-23 14:37:05.417 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,284] springboot-server   - new Thread get span:datadog.trace.instrumentation.opentracing32.OTSpan@712ad7e2

通过观测以上日志信息，线程内部已经获取到了 span 对象地址，但日志 pattern 部分并没有 Trace 信息输出，原因在于，DDTrace 对 logback 的getMDCPropertyMap()和 getMdc()方法做了插桩处理,将 Trace 信息 put 到 MDC 中。

    @Advice.OnMethodExit(suppress = Throwable.class)
    public static void onExit(
        @Advice.This ILoggingEvent event,
        @Advice.Return(typing = Assigner.Typing.DYNAMIC, readOnly = false)
            Map<String, String> mdc) {

      if (mdc instanceof UnionMap) {
        return;
      }

      AgentSpan.Context context =
          InstrumentationContext.get(ILoggingEvent.class, AgentSpan.Context.class).get(event);

      // Nothing to add so return early
      if (context == null && !AgentTracer.traceConfig().isLogsInjectionEnabled()) {
        return;
      }

      Map<String, String> correlationValues = new HashMap<>(8);

      if (context != null) {
        DDTraceId traceId = context.getTraceId();
        String traceIdValue =
            InstrumenterConfig.get().isLogs128bTraceIdEnabled() && traceId.toHighOrderLong() != 0
                ? traceId.toHexString()
                : traceId.toString();
        correlationValues.put(CorrelationIdentifier.getTraceIdKey(), traceIdValue);
        correlationValues.put(
            CorrelationIdentifier.getSpanIdKey(), DDSpanId.toString(context.getSpanId()));
      }else{
        AgentSpan span = activeSpan();
        if (span!=null){
          correlationValues.put(
              CorrelationIdentifier.getTraceIdKey(), span.getTraceId().toString());
          correlationValues.put(
              CorrelationIdentifier.getSpanIdKey(), DDSpanId.toString(span.getSpanId()));
        }
      }

      String serviceName = Config.get().getServiceName();
      if (null != serviceName && !serviceName.isEmpty()) {
        correlationValues.put(Tags.DD_SERVICE, serviceName);
      }
      String env = Config.get().getEnv();
      if (null != env && !env.isEmpty()) {
        correlationValues.put(Tags.DD_ENV, env);
      }
      String version = Config.get().getVersion();
      if (null != version && !version.isEmpty()) {
        correlationValues.put(Tags.DD_VERSION, version);
      }

      mdc = null != mdc ? new UnionMap<>(mdc, correlationValues) : correlationValues;
    }

为了让新创建的线程的日志也能够获取父线程 Trace 信息，可以通过创建 span 来实现，该 span 需要作为父线程的子 span才能完成串联。

    new Thread(()->{
        logger.info("this is new Thread.");
        logger.info("new Thread get span:{}",InheritableThreadLocalUtil.getValue());
        Span span = null;
        try {
            Tracer tracer = GlobalTracer.get();
            span = tracer.buildSpan("thread")
                    .asChildOf(InheritableThreadLocalUtil.getValue())
                    .start();
            span.setTag("threadName", Thread.currentThread().getName());
            GlobalTracer.get().activateSpan(span);
            logger.info("thread:{}",span.context().toTraceId());
        }finally {
            if (span!=null) {
                span.finish();
            }
        }
    }).start();

通过请求对应的 URL，观察日志输出情况。

2023-10-23 14:51:28.969 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [threadTest,278] springboot-server 2303424716416355903 7690232490489894572 - this func is threadTest.
2023-10-23 14:51:28.969 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [threadTest,280] springboot-server 2303424716416355903 7690232490489894572 - current traceiD:2303424716416355903
2023-10-23 14:51:28.970 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,283] springboot-server   - this is new Thread.
2023-10-23 14:51:28.971 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,284] springboot-server   - new Thread get span:datadog.trace.instrumentation.opentracing32.OTSpan@c3a1aae
2023-10-23 14:51:28.971 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,292] springboot-server   - thread:2303424716416355903
2023-10-23 14:51:28.971 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,294] springboot-server 2303424716416355903 5766505477412800739 - thread:2303424716416355903

为何线程内有两条日志的 pattern 没有输出 Trace 信息？原因在于当前线程内部的 span 是在日志输出之后创建的，只需要将日志放到 span 创建下面即可。

    new Thread(()->{
        Span span = null;
        try {
            Tracer tracer = GlobalTracer.get();
            span = tracer.buildSpan("thread")
                    .asChildOf(InheritableThreadLocalUtil.getValue())
                    .start();
            span.setTag("threadName", Thread.currentThread().getName());
            GlobalTracer.get().activateSpan(span);
            logger.info("this is new Thread.");
            logger.info("new Thread get span:{}",InheritableThreadLocalUtil.getValue());
            logger.info("thread:{}",span.context().toTraceId());
        }finally {
            if (span!=null) {
                span.finish();
            }
        }
    }).start();

通过请求对应的 URL，观察日志输出情况。

2023-10-23 15:01:00.490 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [threadTest,278] springboot-server 472828375731745486 6076606716618097397 - this func is threadTest.
2023-10-23 15:01:00.491 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [threadTest,280] springboot-server 472828375731745486 6076606716618097397 - current traceId:472828375731745486
2023-10-23 15:01:00.492 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,291] springboot-server 472828375731745486 9214366589561638347 - this is new Thread.
2023-10-23 15:01:00.492 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,292] springboot-server 472828375731745486 9214366589561638347 - new Thread get span:datadog.trace.instrumentation.opentracing32.OTSpan@12fd40f0
2023-10-23 15:01:00.493 [Thread-9] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$threadTest$1,293] springboot-server 472828375731745486 9214366589561638347 - thread:472828375731745486

ExecutorService

创建一个 API ，并通过Executors 创建 ExecutorService对象。

    @RequestMapping("/execThread")
    @ResponseBody
    public String ExecutorServiceTest(){
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        logger.info("this func is ExecutorServiceTest.");
        executor.submit(()->{
            logger.info("this is executor Thread.");
        });
        return "ExecutorService";
    }

通过请求对应的 URL，观察日志输出情况。

2023-10-23 15:24:41.828 [http-nio-8086-exec-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [ExecutorServiceTest,309] springboot-server 2170215511602500482 4370366221958823908 - this func is ExecutorServiceTest.
2023-10-23 15:24:41.832 [pool-2-thread-1] INFO  com.zy.observable.ddtrace.controller.IndexController - [lambda$ExecutorServiceTest$2,311] springboot-server 2170215511602500482 4370366221958823908 - this is executor Thread.

ExecutorService 线程池方式会自动传递 Trace 信息，这种自动的能力源于 DDTrace 对相应组件埋点操作实现。

JAVA 对于很多线程组件框架都做了链路传递的支持，如：ForkJoinTask、ForkJoinPool、TimerTask、FutureTask、ThreadPoolExecutor等等。

源码

springboot-ddtrace-server

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安装acme.sh 安装 acme.sh 并设置邮箱用来接受重要通知&#xff0c;如证书快过期未更新通知 curl https://get.acme.sh | sh -s emailmyexample.com执行命令后几秒就安装好了&#xff0c;如果半天没有反应请 CtrlC 后重新执行命令。acme.sh 安装在 ~/.acme.sh 目录下&#xf…
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Vim 搜索多个关键字并高亮

Vim 搜索多个关键字并高亮

在查看代码或日志的时候&#xff0c;经常会需要搜索某个关键字。VIM搜索时&#xff0c;会把关键字高亮显示&#xff0c;还是比较方便的。 可是&#xff0c;一个关键字往往是不够的&#xff0c;能否支持多个关键字查找呢&#xff1f;答案是肯定的。应该怎么操作呢&#xff1f; 其…
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GIT的后悔药

GIT的后悔药

版本回退 上篇咱们说过&#xff0c;GIT能够管理文件的历史版本&#xff0c;这也是版本控制器重要的能力。如果有一天你发现之前做的工作出现很大问题&#xff0c;需要在某个特定的历史版本重新开始&#xff0c;这个时候&#xff0c;就需要版本回退的功能了。执行git reset命令…
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【数据结构(十二·图)】图的相关知识（包括深度优先遍历和广度优先遍历）

【数据结构(十二·图)】图的相关知识（包括深度优先遍历和广度优先遍历）

文章目录 1. 图的基本介绍1.1. 图的举例说明1.2. 图的常用概念 2. 图的表示方式2.1. 邻接矩阵2.2. 邻接表 3. 应用案例4. 图的遍历4.1. 深度优先遍历4.1.1. 基本思想4.1.2. 算法步骤4.1.3. 代码实现 4.2. 广度优先遍历4.2.1. 基本思想4.2.2. 算法步骤4.2.3. 代码实现 4.3. 图的…
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跨域解决方案详解

跨域解决方案详解

文章目录 同源策略PostMessageWebsocket跨域资源共享&#xff08;CORS&#xff09;两种请求简单请求基本流程withCredentials 属性 需预检的请求预检请求预检请求的回应浏览器的正常请求和回应示例 Nginx反向代理Node中间件代理搭建node代理服务使用现成的node代理服务 JSONP前…
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PhotoMaker——通过堆叠 ID 嵌入定制逼真的人像照片

PhotoMaker——通过堆叠 ID 嵌入定制逼真的人像照片

论文网址链接&#xff1a;https://arxiv.org/abs/2312.04461 详情网址链接&#xff1a;PhotoMaker 开源代码网址链接&#xff1a;GitHub - TencentARC/PhotoMaker: PhotoMaker 文本到图像AI生成的最新进展在根据给定文本提示合成逼真的人类照片方面取得了显着进展。然而&#…
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opencv，C++中cv下的函数都无法解释，并且报错为链接器工具错误 LNK2001

opencv，C++中cv下的函数都无法解释，并且报错为链接器工具错误 LNK2001

检查链接器中的附加依赖项目 opencv_word4.81.lib (release 版本) opencv_word4.81d.lib (debug 版本) 要和这里相对应&#xff0c;不然就会报连接器的错误。
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快速二维相位解包算法基于按照非连续路径进行可靠性排序

快速二维相位解包算法基于按照非连续路径进行可靠性排序

Miguel Arevallilo Herra ez, David R. Burton, Michael J. Lalor, and Munther A. Gdeisat 摘要&#xff1a; 据我们所知&#xff0c;我们描述了一种新的相位展开技术。已经提出了几种基于首先展开最可靠像素的算法。这些仅限于连续路径&#xff0c;并且在定义起始像素时会遇…
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[BUUCTF 2018]Online Tool1

[BUUCTF 2018]Online Tool1

提示 利用nmap上传文件 首先进行代码分析&#xff1a; 首先是进行判断http信息头里是否在HTTP_X_FORWARDED_FOR并且是否有参数 $_SERVER[“HTTP_X_FORWARDED_FOR”] 的值才是客户端真正的IP&#xff08;如果是多层代理&#xff0c;该值可能是由客户端真正IP和多个代理服务…
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VLAN详细学习

VLAN详细学习

文章目录 VLAN概念VLAN种类端口VLAN工作原理以太网的三种链路类型配置 VLAN概念 一种讲局域网设备从逻辑上划分为一个个网段&#xff0c;从而实现虚拟网络的一种技术&#xff0c;这一技术主要应用于交换机中。Vlan技术是技术在以太网帧的基础上增加vlan头&#xff0c;用VLAN I…
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Esxi虚拟机无法添加加密狗处理

Esxi虚拟机无法添加加密狗处理

原创作者&#xff1a;运维工程师 谢晋 Esxi虚拟机无法添加加密狗处理 前提纪要添加直通模式 前提纪要 客户将加密狗插在Esxi主机上&#xff0c;并给虚拟机添加USB控制器再添加加密狗设备&#xff0c;但添加时候报错无法识别加密狗&#xff08;如下图&#xff09;&#xff0…
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UDP分片与丢包，UDP真的比TCP高效吗？

UDP分片与丢包，UDP真的比TCP高效吗？

一、UDP 报文格式 每个 UDP 报文分为 UDP 报头和 UDP 数据区两部分。报头由 4 个 16 位长&#xff08;2 字节&#xff09;字段组成&#xff0c;分别说明该报文的源端口、目的端口、报文长度和校验值。 UDP 报文格式如图所示。 UDP 报文中每个字段的含义如下&#xff1a; 源端…
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