JVM反调调用优化，导致发生大量异常时log4j2线程阻塞

背景

在使用log4j2打日志时，当发生大量异常时，造成大量线程block问题的问题。

一个关于log4j2的高并发问题：https://blog.fliaping.com/a-high-concurrency-problem-of-log4j2/

 

大量线程block原因

发生异常，打印异常栈时，会调用org.apache.logging.log4j.core.impl.ThrowableProxy.toExtendedStackTrace方法。

ThrowableProxy.toExtendedStackTrace内部会进行loadClass操作。

并且可以看到ClassLoader的loadClass在加载类时

1）首先会持有锁。

2）调用findLoadedClass看下是否类已经被加载过了

3）如果类没被加载过，根据双亲委派模型去加载类。

可以看到当某个类被加载过了，调用findLoadedClass会直接返回，锁也会被很快释放掉，无需经过双亲委派等后面的一系列步骤。

 

但是，在进行反射调用时，JVM会进行优化，会动态生成名为sun.reflect.GeneratedMethodAccessor<N>的类，这个类无法通过ClassLoader.loadClass方法加载（为什么无法通过ClassLoader.loadClass加载？因为JVM内部自定义一个加载器DelegatingClassLoader来加载这个类，这导致应用类加载器 Launcher$AppClassLoader找不到它）。

导致每次解析异常栈进行类加载时，锁占有的时间很长，最终导致阻塞。

 

关于JVM对反射调用的优化

Java中对反射的优化

使用反射调用某个类的方法，jvm内部有两种方式

1. JNI：使用native方法进行反射操作。

2. pure-Java：生成bytecode进行反射操作，即生成类sun.reflect.GeneratedMethodAccessor<N>，它是一个被反射调用方法的包装类，代理不同的方法，类后缀序号会递增。这种方式第一次调用速度较慢，较之第一种会慢3-4倍，但是多次调用后速度会提升20倍

对于使用JNI的方式，因为每次都要调用native方法再返回，速度会比较慢。所以，当一个方法被反射调用的次数超过一定次数（默认15次）时，JVM内部会进行优化，使用第2种方法，来加快运行速度。

JVM有两个参数来控制这种优化

-Dsun.reflect.inflationThreshold=<value>
value默认为15，即反射调用某个方法15次后，会由JNI的方式变为pure-java的方式

-Dsun.reflect.noInflation=true

默认为false。当设置为true时，表示在第一次反射调用时，就转为pure-java的方式

关于如何验证上面所说的反射优化以及两个参数的具体作用，可以参考R大的这篇博客https://rednaxelafx.iteye.com/blog/548536

 

下面是一个验证反射优化的样例：

public class TestMethodInvoke {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> clz = Class.forName("A");
        Object o = clz.newInstance();
        Method m = clz.getMethod("foo", String.class);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            m.invoke(o, Integer.toString(i));
        }
    }
}

public class A {
    public void foo(String name) {
        System.out.println("Hello, " + name);
    }
}

配置如下JVM参数，使得在第一次反射调用时，就转为pure-java的方式

打断点跟踪：

可以看到GeneratedMethodAccessor1的classLoader为DelegatingClassLoader，其parent为AppClassLoader。

 

 

如何关闭JVM对反射调用的优化？

想关闭JVM对反射优化怎么办?

JVM中只提供了两个参数，因此，没有办法完全关闭反射优化。

一种能想到的接近于关闭反射优化的方法就是将inflationThreshold设为的一个特别大的数。

inflationThreshold是java中的int型值，可以考虑把其设置为Integer.MAX_VALUE ((2^31)-1)。

$ java -Dsun.reflect.inflationThreshold=2147483647 MyApp

 

 

参考资料

https://rednaxelafx.iteye.com/blog/548536 R大的博客

https://blogs.oracle.com/buck/inflation-system-properties