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原文: 一灰灰 Blog 之 Spring 系列教程文件上传异常原理分析
SpringBoot 搭建的应用，一直工作得好好的，突然发现上传文件失败，提示 org.springframework.web.multipart.MultipartException: Failed to parse multipart servlet request; nested exception is java.io.IOException: The temporary upload location [/tmp/tomcat.6239989728636105816.19530/work/Tomcat/localhost/ROOT] is not valid 目录非法，实际查看目录，结果还真没有，下面就这个问题的表现，分析下 SpringBoot 针对文件上传的处理过程
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I. 问题分析
0. 堆栈分析
问题定位，最佳的辅助手段就是堆栈分析，首先捞出核心的堆栈信息
org.springframework.web.multipart.MultipartException: Failed to parse multipart servlet request; nested exception is java.io.IOException: The temporary upload location [/tmp/tomcat.6239989728636105816.19530/work/Tomcat/localhost/ROOT] is not valid
at org.springframework.web.multipart.support.StandardMultipartHttpServletRequest.handleParseFailure(StandardMultipartHttpServletRequest.java:122)
at org.springframework.web.multipart.support.StandardMultipartHttpServletRequest.parseRequest(StandardMultipartHttpServletRequest.java:113)
at org.springframework.web.multipart.support.StandardMultipartHttpServletRequest.<init>(StandardMultipartHttpServletRequest.java:86)
at org.springframework.web.multipart.support.StandardServletMultipartResolver.resolveMultipart(StandardServletMultipartResolver.java:93)
at org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.checkMultipart(DispatcherServlet.java:1128)
at org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doDispatch(DispatcherServlet.java:960)
at org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doService(DispatcherServlet.java:925)
at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.processRequest(FrameworkServlet.java:974)
at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.doPost(FrameworkServlet.java:877)
at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:661)
at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.service(FrameworkServlet.java:851)
at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:742)
at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:231)
at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:166)
at org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter.doFilter(WsFilter.java:52)
at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:193)
从堆栈内容来看，问题比较清晰，目录非法，根据 path 路径，进入目录，结果发现，没有这个目录，那么问题的关键就是没有目录为什么会导致异常了，这个目录到底有啥用
先简单描述下上面的原因，上传的文件会缓存到本地磁盘，而缓存的路径就是上面的 /tmp/tomcat.6239989728636105816.19530/work/Tomcat/localhost/ROOT，接着引入的疑问就是：
为什么上传的文件要缓存到本地
为什么临时目录会不存在
什么地方实现文件缓存
1. 场景模拟
要确认上面的问题，最直观的方法就是撸源码，直接看代码就有点蛋疼了，接下来采用 debug 方式来层层剥离，看下根源再哪里。
首先是搭建一个简单的测试项目，进行场景复现, 首先创建一个接收文件上传的 Controller，如下
@RestController
@RequestMapping(path = “/file”)
public class FileUploadRest {
/**
* 保存上传的文件
*
* @param file
* @return
*/
private String saveFileToLocal(MultipartFile file) {
try {
String name = “/tmp/out_” + System.currentTimeMillis() + file.getName();
FileOutputStream writer = new FileOutputStream(new File(name));
writer.write(file.getBytes());
writer.flush();
writer.close();
return name;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return e.getMessage();
}
}
@PostMapping(path = “upload”)
public String upload(@RequestParam(“file”) MultipartFile file) {
String ans = saveFileToLocal(file);
return ans;
}
}
其次就是使用 curl 来上传文件
curl http://127.0.0.1:8080/file/upload -F “file=@/Users/user/Desktop/demo.jpg” -v
然后在接收文件上传的方法中开启断点，注意下面红框中的 location, 就是文件上传的临时目录
2. 源码定位
上面的截图可以确认确实将上传的文件保存到了临时目录，验证方式就是进入那个目录进行查看，会看到一个 tmp 文件，接下来我们需要确定的是在什么地方，实现将数据缓存到本地的。
注意下图，左边红框是这次请求的完整链路，我们可以通过逆推链路，去定位可能实现文件缓存的地方
如果对 spring 和 tomcat 的源码不熟的话，也没什么特别的好办法，从上面的链路中，多打一些断点，采用传说中的二分定位方法来缩小范围。
通过最开始的 request 对象和后面的 request 对象分析，发现一个可以作为参考标准的就是上图中右边红框的 request#parts 属性；开始是 null，文件保存之后则会有数据，下面给一个最终定位的动图
所以关键就是 org.springframework.web.filter.HiddenHttpMethodFilter#doFilterInternal 中的 String paramValue = request.getParameter(this.methodParam); 这一行代码
到这里在单步进去，主要的焦点将集中在 org.apache.catalina.connector.Request#parseParts
进入上面方法的逻辑，很容易找到具体的实现位置 org.apache.tomcat.util.http.fileupload.FileUploadBase#parseRequest，这个方法的实现比较有意思，有必要贴出来看一下
public List<FileItem> parseRequest(RequestContext ctx)
throws FileUploadException {
List<FileItem> items = new ArrayList<>();
boolean successful = false;
try {
FileItemIterator iter = getItemIterator(ctx);
// 注意这里，文件工厂类，里面保存了临时目录的地址
// 这个对象首次是在 org.apache.catalina.connector.Request#parseParts 方法的
FileItemFactory fac = getFileItemFactory();
if (fac == null) {
throw new NullPointerException(“No FileItemFactory has been set.”);
}
while (iter.hasNext()) {
final FileItemStream item = iter.next();
// Don’t use getName() here to prevent an InvalidFileNameException.
final String fileName = ((FileItemIteratorImpl.FileItemStreamImpl) item).name;
// 创建一个临时文件对象
FileItem fileItem = fac.createItem(item.getFieldName(), item.getContentType(),
item.isFormField(), fileName);
items.add(fileItem);
try {
// 流的拷贝，这块代码也挺有意思，将输入流数据写入输出流
// 后面会贴出源码，看下开源大佬们的玩法，和我们自己写的有啥区别
Streams.copy(item.openStream(), fileItem.getOutputStream(), true);
} catch (FileUploadIOException e) {
throw (FileUploadException) e.getCause();
} catch (IOException e) {
throw new IOFileUploadException(String.format(“Processing of %s request failed. %s”,
MULTIPART_FORM_DATA, e.getMessage()), e);
}
final FileItemHeaders fih = item.getHeaders();
fileItem.setHeaders(fih);
}
successful = true;
return items;
} catch (FileUploadIOException e) {
throw (FileUploadException) e.getCause();
} catch (IOException e) {
throw new FileUploadException(e.getMessage(), e);
} finally {
if (!successful) {
for (FileItem fileItem : items) {
try {
fileItem.delete();
} catch (Exception ignored) {
// ignored TODO perhaps add to tracker delete failure list somehow?
}
}
}
}
}
核心代码就两点，一个是文件工厂类，一个是流的拷贝；前者定义了我们的临时文件目录，也是我们解决前面问题的关键，换一个我自定义的目录永不删除，不就可以避免上面的问题了么；后面一个则是数据复用方面的
首先看下 FileItemFactory 的实例化位置，在 org.apache.catalina.connector.Request#parseParts 中，代码如下
具体的 location 实例化代码为
// TEMPDIR = “javax.servlet.context.tempdir”;
location = ((File) context.getServletContext().getAttribute(ServletContext.TEMPDIR));
3. 问题 review
a. 解决问题
到上面，基本上就捞到了最终的问题，先看如何解决这个问题
方法 1
应用重启
方法 2
增加服务配置，自定义 baseDir
server.tomcat.basedir=/tmp/tomcat
方法 3
注入 bean，手动配置临时目录
@Bean
MultipartConfigElement multipartConfigElement() {
MultipartConfigFactory factory = new MultipartConfigFactory();
factory.setLocation(“/tmp/tomcat”);
return factory.createMultipartConfig();
}
方法 4
配置不删除 tmp 目录下的 tomcat
vim /usr/lib/tmpfiles.d/tmp.conf
# 添加一行
x /tmp/tomcat.*
b. 流拷贝
tomcat 中实现流的拷贝代码如下，org.apache.tomcat.util.http.fileupload.util.Streams#copy(java.io.InputStream, java.io.OutputStream, boolean, byte[]) , 看下面的实现，直观影响就是写得真特么严谨
public static long copy(InputStream inputStream,
OutputStream outputStream, boolean closeOutputStream,
byte[] buffer)
throws IOException {
OutputStream out = outputStream;
InputStream in = inputStream;
try {
long total = 0;
for (;;) {
int res = in.read(buffer);
if (res == -1) {
break;
}
if (res > 0) {
total += res;
if (out != null) {
out.write(buffer, 0, res);
}
}
}
if (out != null) {
if (closeOutputStream) {
out.close();
} else {
out.flush();
}
out = null;
}
in.close();
in = null;
return total;
} finally {
IOUtils.closeQuietly(in);
if (closeOutputStream) {
IOUtils.closeQuietly(out);
}
}
}
c. 自问自答
前面提出了几个问题，现在给一个简单的回答，因为篇幅问题，后面会单开一文，进行详细说明
什么地方缓存文件
上面的定位过程给出答案，具体实现逻辑在 org.apache.tomcat.util.http.fileupload.FileUploadBase#parseRequest
为什么目录会不存在
springboot 启动时会创建一个 /tmp/tomcat.*/work/Tomcat/localhost/ROOT 的临时目录作为文件上传的临时目录，但是该目录会在 n 天之后被系统自动清理掉，这个清理是由 linux 操作系统完成的，具体的配置如下 vim /usr/lib/tmpfiles.d/tmp.conf
# This file is part of systemd.
#
# systemd is free software; you can redistribute it and/or modify it
# under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
# the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
# (at your option) any later version.
# See tmpfiles.d(5) for details
# Clear tmp directories separately, to make them easier to override
v /tmp 1777 root root 10d
v /var/tmp 1777 root root 30d
# Exclude namespace mountpoints created with PrivateTmp=yes
x /tmp/systemd-private-%b-*
X /tmp/systemd-private-%b-*/tmp
x /var/tmp/systemd-private-%b-*
X /var/tmp/systemd-private-%b-*/tmp
为什么要缓存文件
因为流取一次消费之后，后面无法再从流中获取数据，所以缓存方便后续复用；这一块后面详细说明
4. 小结
定位这个问题的感觉，就是对 SpringBoot 和 tomcat 的底层，实在是不太熟悉，作为一个以 Spring 和 tomcat 吃饭的码农而言，发现问题就需要改正，列入 todo 列表，后续需要深入一下
II. 其他
0. 项目
工程：spring-boot-demo
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