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深入 Spring Boot：排查 @Transactional 引起的 NullPointerException

写在前面

这个demo来说明怎么排查一个@Transactional引起的NullPointerException。

https://github.com/hengyunabc/spring-boot-inside/tree/master/demo-Transactional-NullPointerException

定位 NullPointerException 的代码

Demo是一个简单的spring事务例子，提供了下面一个StudentDao，并用@Transactional来声明事务：

@Component
@Transactional
public class StudentDao {

    @Autowired
    private SqlSession sqlSession;

    public Student selectStudentById(long id) {
        return sqlSession.selectOne("selectStudentById", id);
    }

    public final Student finalSelectStudentById(long id) {
        return sqlSession.selectOne("selectStudentById", id);
    }
}

应用启动后，会依次调用selectStudentById和finalSelectStudentById：

@PostConstruct
    public void init() {
        studentDao.selectStudentById(1);
        studentDao.finalSelectStudentById(1);
    }

用mvn spring-boot:run 或者把工程导入IDE里启动，抛出来的异常信息是：

Caused by: java.lang.NullPointerException
    at sample.mybatis.dao.StudentDao.finalSelectStudentById(StudentDao.java:27)
    at com.example.demo.transactional.nullpointerexception.DemoNullPointerExceptionApplication.init(DemoNullPointerExceptionApplication.java:30)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
    at org.springframework.beans.factory.annotation.InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor$LifecycleElement.invoke(InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor.java:366)
    at org.springframework.beans.factory.annotation.InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor$LifecycleMetadata.invokeInitMethods(InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor.java:311)

为什么应用代码里执行selectStudentById没有问题，而执行finalSelectStudentById就抛出NullPointerException?

同一个bean里，明明SqlSession sqlSession已经被注入了，在selectStudentById里它是非null的。为什么finalSelectStudentById函数里是null？

获取实际运行时的类名

当然，我们对比两个函数，可以知道是因为finalSelectStudentById的修饰符是final。但是具体原因是什么呢？

我们先在抛出异常的地方打上断点，调试代码，获取到具体运行时的class是什么：

System.err.println(studentDao.getClass());

打印的结果是：

class sample.mybatis.dao.StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d

可以看出是一个被spring aop处理过的类，但是它的具体字节码内容是什么呢？

dumpclass分析

我们使用dumpclass工具来把jvm里的类dump出来：

https://github.com/hengyunabc/dumpclass

wget http://search.maven.org/remotecontent?filepath=io/github/hengyunabc/dumpclass/0.0.1/dumpclass-0.0.1.jar -O dumpclass.jar

找到java进程pid：

$ jps
5907 DemoNullPointerExceptionApplication

把相关的类都dump下来：

sudo java -jar dumpclass.jar 5907 'sample.mybatis.dao.StudentDao*' /tmp/dumpresult

反汇编分析

用javap或者图形化工具jd-gui来反编绎sample.mybatis.dao.StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d。

反编绎后的结果是：

class StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d extends StudentDao
StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d里没有finalSelectStudentById相关的内容
selectStudentById实际调用的是this.CGLIB$CALLBACK_0，即MethodInterceptor tmp4_1，等下我们实际debug，看具体的类型

public final Student selectStudentById(long paramLong)
  {
    try
    {
      MethodInterceptor tmp4_1 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
      if (tmp4_1 == null)
      {
        tmp4_1;
        CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
      }
      MethodInterceptor tmp17_14 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
      if (tmp17_14 != null)
      {
        Object[] tmp29_26 = new Object[1];
        Long tmp35_32 = new java/lang/Long;
        Long tmp36_35 = tmp35_32;
        tmp36_35;
        tmp36_35.<init>(paramLong);
        tmp29_26[0] = tmp35_32;
        return (Student)tmp17_14.intercept(this, CGLIB$selectStudentById$0$Method, tmp29_26, CGLIB$selectStudentById$0$Proxy);
      }
      return super.selectStudentById(paramLong);
    }
    catch (RuntimeException|Error localRuntimeException)
    {
      throw localRuntimeException;
    }
    catch (Throwable localThrowable)
    {
      throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
    }
  }

再来实际debug，尽管StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d的代码不能直接看到，但是还是可以单步执行的。

在debug时，可以看到

1. StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d里的所有field都是null

深入 Spring Boot：排查 @Transactional 引起的 NullPointerException

2. this.CGLIB$CALLBACK_0的实际类型是CglibAopProxy$DynamicAdvisedInterceptor，在这个Interceptor里实际保存了原始的target对象

深入 Spring Boot：排查 @Transactional 引起的 NullPointerException

3. CglibAopProxy$DynamicAdvisedInterceptor在经过TransactionInterceptor处理之后，最终会用反射调用自己保存的原始target对象

抛出异常的原因

所以整理下整个分析：

在使用了@Transactional之后，spring aop会生成一个cglib代理类，实际用户代码里@Autowired注入的StudentDao也是这个代理类的实例
cglib生成的代理类StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d继承自StudentDao
StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d里的所有field都是null
StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d在调用selectStudentById，实际上通过CglibAopProxy$DynamicAdvisedInterceptor，最终会用反射调用自己保存的原始target对象
所以selectStudentById函数的调用没有问题

那么为什么finalSelectStudentById函数里的SqlSession sqlSession会是null，然后抛出NullPointerException？

StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d里的所有field都是null
finalSelectStudentById函数的修饰符是final，cglib没有办法重写这个函数
当执行到finalSelectStudentById里，实际执行的是原始的StudentDao里的代码
但是对象是StudentDao$$EnhancerBySpringCGLIB$$210b005d的实例，它里面的所有field都是null，所以会抛出NullPointerException