P10老板一句‘搞不定就P0’，15分钟我用Arthas捞回1000万资损

一次超惊险的故障排查经历

• 事件：双十一大促高峰期，核心用户服务集群出现大规模请求超时。
• 影响："下单成功率"断崖式下跌，基于实时广告流量转化率估算，导致千万级广告费资损，故障被定级为P1。
• 时长：从故障爆发到"止血"，耗时15分钟；从故障爆发到"根因定位"，耗时约30分钟。
• 根因 ：历史代码在一个全局共享的单例中，误用了非线程安全的HashBiMap，在高并发下被触发竞态，导致其内部链表打环，读操作线程陷入无限循环，耗尽线程池。

大家好，我是老A。

上周我在沸点发起了一轮投票，咨询大家写作方向，大部分同学想看我是如何用arthas定位线上问题的，所以今天这篇文章我就好好讲讲，我是如何用arthas快速定位了线上问题，避免了千万级别的广告费资损的。

之前我说过，有两年我一直在做电商业务，也经常搞大促，常在河边走，哪有不湿鞋。记得有次双十一就差点弄了个P0故障，欲知故障如何，且听我细细道来。

双十一前一周，会进行各种大促保障评审、预案评审以及核心链路压测。前三天开始就要有人整夜的值班，那次双十一我们是负责整点拉新（用增），在能进行用增的各大会场、各种整点的活动（红包雨/秒杀）都放置转化埋点，将拉新做到极致。没成想，那次出的一个故障，差点把我们CTO送走了。。。

第一幕：风暴之眼------沉默的雪崩

时间拉回到2023年11月11号下午13点59分，我们用增小组的核心成员都在双十一作战室里盯盘（盯盘就是看大促期间的各种核心指标，包括核心的应用水位、各种技术指标、业务上的核心交易成功率、用增转化漏斗等等）。

再过一分钟，14点的红包雨活动就会开始，我们的用增埋点将涌入大量流量，完成它的转化使命。

14:00：我们看到用增埋点的流量曲线激增，所有的核心指标都很正常，我们都松了口气，准备接杯咖啡，开启一天的轻松盯盘工作。

14:01：突然，核心大盘开始闪烁，"下单成功率"断崖式下跌，5分钟内，从99.9%暴跌到70%以下。告警群瞬间爆炸，全是核心交易链路的"调用超时"。卧槽，作战室瞬间炸开锅了。技术Leader王哥（化名）马上开始带我们排查原因。

14:02：P9老板冲进作战室，他没有说话，只是静静地看着大盘上那条触目惊心的下跌曲线。会议室里，空气仿佛都凝固了，只能听到我们团队疯狂敲击键盘的声音。

过了一分钟，他用一种不带任何情绪、但极其清晰的声音，对我的Leader说："老王，按照公司故障标准，分钟级成功量下跌超30%，就直接触发P1。" 他指了指屏幕上已经跌破70%的成功率曲线。"现在已经P1了，15分钟内如果不能止血，就上升到P0故障。10分钟内我要定位原因，15分钟内我要止血，做不到你就直接去跟总裁解释吧。你也知道，大促每分钟的站外流量广告费，100万不止。"

详细时间线与排查过程

14:02 - 第一轮排查：信息"矛盾"，陷入僵局

系统水位监控： 我们首先排查了集群整体的CPU、内存、网络、QPS大盘平均指标，发现无明显异常。

我立刻意识到，集群平均指标可能会稀释掉单点问题，随即立刻下钻到单机监控，果然发现有少数几个节点的CPU使用率出现尖刺。（跟SRE沟通确认后，发现在部署该服务的50个Pod中，有3个CPU负载达到了100%，占比6%，尚未对集群整体CPU造成明显冲击，但已经足以拖垮上游链路）。

所以我紧接着立刻去看了线程池监控，果然--tomcat工作线程池中忙碌线程占比100% ，线程池已耗尽！但是，Web入口的QPS曲线并未归零，只是略有下降！

老A点评：为什么线程池满了，QPS没归零？
这是Tomcat架构的一个典型特征。处理业务逻辑的worker线程池满了，但处理健康检查或部分简单请求的acceptor线程池还正常，导致了QPS看似平稳的假象。

14:10 - 第二轮排查：jstack的"误诊"

发现单点CPU打满，SRE的同学立刻对其中一台高CPU的"嫌疑机器"，执行了 jstack，连续拉取了3份线程Dump。与此同时，GC日志（通过jstat）和APM的链路监控也都没有发现明显异常，所有线索都指向了应用内部。

Dump结果显示，大量业务线程处于 RUNNABLE状态，堆栈都指向HashBiMap.seekByKey，但没有任何死锁迹象。

老A点评： jstack只能拍下一张静态快照。它对于【死锁】很敏感，但对于【死循环】或【活锁】这种RUNNABLE状态的软故障，它只能告诉我们线程在干什么，却无法告诉我们为什么一直在这里干。我们根据这份Dump，初步判断为"Guava某个方法有性能瓶颈"，但无法解释为何会拖垮整个线程池（后来发现这里的判断是错误的）。

14:15 - 止血：业务降级

10分钟的止血DDL马上就要到了，根因依然不明。老王立刻做出决策：通过配置中心，将刚刚上线的【新用户首次下单送红包】功能，进行业务降级。因为这是最大、也是唯一的变量。

"血"暂时止住了。下单成功率开始缓慢回升。

老A说：为什么恢复是"缓慢"的？
即使关闭了新功能开关，那些已经陷入死循环的线程也不会立即释放，需要等待Tomcat的worker线程超时或被健康检查机制异常替换后才能被清理，因此恢复并非瞬时完成。

14:20 - Arthas登场

虽然止血了，但是问题根因还没找到，我对老王说："Guava只是猜测，但我们不能靠猜。刚刚的jstack看不出具体的问题是啥，我很怀疑那几个线程死循环了。直接用arthas看看这几个线程的实时CPU消耗吧。"

第二幕：绝境亮剑------Arthas的降魔三式

在获得SRE和运维的紧急授权，并评估了Attach操作可能带来的微小性能抖动风险、确认当前系统状态尚能承受后，我直接在问题服务器上挂载了Arthas。

第一式：thread命令，找到"案发现场"

14:25 - thread -n 3

我执行了 thread -n 3。屏幕上，那几个RUNNABLE的线程（堆栈信息与jstack一致），CPU占用率赫然是100%！但这只是找到了"案发现场"，并没有找到"作案手法"。

//【脱敏后示例】
[arthas@12345]$ thread -n 3
"biz-thread-1" prio=5 tid=0x00007f8c9a0b8000 state=RUNNABLE cpu_usage=99.99%
    at com.google.common.collect.HashBiMap.seekByKey(HashBiMap.java:159)
    at com.google.common.collect.HashBiMap.put(HashBiMap.java:109)
    at com.example.service.UserCacheManager.syncUserCache(UserCacheManager.java:88)
    at com.example.controller.NewUserController.handleNewUser(NewUserController.java:45)
    ...
​
"biz-thread-2" prio=5 tid=0x00007f8c9a0b9800 state=RUNNABLE cpu_usage=99.98%
    at com.google.common.collect.HashBiMap.seekByKey(HashBiMap.java:159)
    at com.google.common.collect.HashBiMap.get(HashBiMap.java:99)
    at com.example.service.OrderServiceImpl.checkUserCache(OrderServiceImpl.java:112)
    at com.example.service.OrderServiceImpl.createOrder(OrderServiceImpl.java:76)
    ...
​
"main" prio=5 tid=0x00007f8d1c009000 state=TIMED_WAITING cpu_usage=0.01%
    ...

第二式：jad 与 stack，还原"作案手法"

14:26 - jad & stack

拿到了thread和stack的输出后，我心里反而咯噔一下，知道这事儿麻烦了。

为什么？

jstack报告里，所有线程都处于RUNNABLE状态，而不是BLOCKED，这意味着没有线程在等待锁，它们都在"疯狂地空转"，这比死锁更难排查。

看到堆栈顶部的HashBiMap.seekByKey时，我的"并发PTSD"犯了------​一个非线程安全的集合类 + 高CPU的RUNNABLE线程​，这两个特征组合在一起，几乎可以确定问题出在了并发上。

我的初步推论是：这个HashBiMap的内部数据结构，在高并发写入下，已经被破坏了。 极大概率，是它内部用于解决哈希冲突的链表，被打成了环，导致任何读这个环的线程，都陷入了无限循环。

为了验证这个推论，我立刻用jad --classLoader [hash]指定类加载器，反编译了调用HashBiMap的xxxManager ，确认了它是一个没有加锁的、静态的、非线程安全的缓存实例，也就是说它内部是使用链表法来解决哈希冲突。

接着用stack com.xxx.service.xxxManager putUser，清晰地看到，所有触发写入操作的源头，都来自于被我们刚刚降级的【新用户首次下单送红包】功能。

所有证据都指向了同一个结论，但我还缺少最后一点证据。我需要在P9面前，拿出无可辩驳的铁证。

第三式：tt & ognl，找到铁证

第一步，tt时光隧道保留现场

14:28 - tt & ognl

先用 tt命令，捕获一次xxxManager.syncUserCache方法的调用现场。

# -t 表示记录，-n 1 表示只记录一次，防止内存爆炸
tt -t com.xxx.service.xxxManager syncUserCache -n 1

这个命令的作用是把整个JVM在那一瞬间的状态给冻结并保存了下来。 记录的INDEX是1001。

第二步，ognl深入内存，定位循环引用

然后，我写下了这段ognl表达式。它的作用，就是进入到我们刚刚冻结的那个xxxManager实例的内存里，直接拿到那个出问题的userCache（也就是HashBiMap），然后暴力遍历它内部的链表结构。

# -i 1001 指定刚才tt记录的index
# -x 4 表示结果最多展开4层，让我们能看清内部结构
# -w 表示执行ognl表达式
tt -i 1001 -w '#context=@com.xxx.util.SpringContextUtil@getApplicationContext(), #xxxManager=#context.getBean("xxxManager"), #biMap=#xxxeManager.xxCache, #table=#biMap.table, #entry=#table[15], {#entry.key, #entry.next.key, #entry.next.next.key, #entry.next.next.next.key}' -x 4

老A说：这段OGNL到底做了什么

这段命令，实际上是一套组合拳：

1. #context=@com.xxx.util.SpringContextUtil@...()：我们先通过一个能拿到Spring上下文的工具类，拿到了整个应用的ApplicationContext。
2. #xxxManager=#context.getBean("xxxManager")：然后，直接取出了我们想要的那个xxxManager的实例。
3. #biMap=#xxxManager.xxCache, #table=#biMap.table：深入xxxManager内部，拿到了它的私有字段xxCache（那个出问题的HashBiMap），甚至进一步拿到了HashBiMap内部存储数据的私有数组table。
4. #entry=#table[15], ...：我们假设问题出在第15个哈希桶里，直接拿出这个桶的第一个节点（entry），然后暴力打印出它后面三个节点的key。

---

14:30 命令的返回结果，清晰地打印出了一个循环引用

// 伪示例
@ArrayList[
    @Long[12345],   // entry.key
    @Long[67890],   // entry.next.key
    @Long[12345],   // entry.next.next.key
    @Long[67890],   // entry.next.next.next.key
]

铁证如山！逻辑链至此完全闭环。

第三幕：收刀入鞘------从"救火"到"防火"

1. 根因到底是什么？

罪魁祸首，不是Google，而是我们自己。这是一个潜伏了三年的技术债 ：一位前辈为了图方便，在一个静态的、全局共享的缓存实例里，误用了非线程安全的HashBiMap，并且还没有加任何锁。

// xxxManager.java - 导致问题的核心代码（部分截取示意）
// 老A说：Guava官方文档早已明确警告HashBiMap非线程安全, 建议使用Maps.synchronizedBiMap()包装。
public class xxxManager {
    // 非线程安全
    private static final BiMap<Long, UserInfo> userCache = HashBiMap.create();
    // 未加锁写入，高并发下就是定时炸弹
    // 多个线程同时调用，在内部扩容时极易发生竞态
    
    public void xxCache(UserInfo newUser) {
        userCache.forcePut(newUser.getUserId(), newUser);
    }
}

大促带来的海量新用户流量，触发高并发写入。在多线程下，HashBiMap内部在进行哈希冲突处理或扩容时，发生了竞态条件，破坏了其内部用于解决哈希冲突的链表结构，最终形成循环引用，导致任何读操作都陷入死循环。

2. 压测为何会失效？

后来我去翻了当时的压测文档，发现压测用的都是存量用户，几乎没有触发高并发的缓存写入场景。而大促开始的瞬间，海量新用户涌入，打开了这个埋了三年的雷。压测，永远无法100%模拟线上的"混沌效应"。

3. 长期改进措施

• 代码修复 ：使用ConcurrentHashMap替换HashBiMap，并重构相关逻辑。
• 流程改进 ：在CR流程中，加入线程安全的专项自动化check list；在静态代码自动化扫描中，增加对非线程安全集合类在单例中使用的检测规则。

老A说：

一个顶级专家的价值，不在于他会用多少工具，而在于他深刻理解每种工具的能力边界。比如知道什么时候jstack会误诊，什么时候该用Arthas这类工具。

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感谢大家的阅读。我是老A，一个只想跟你说点B面真话的师兄。

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