SpringBoot檔案上傳異常之提示The temporary upload location xxx is not valid

一灰灰發表於2019-02-14

原文: 一灰灰Blog之Spring系列教程檔案上傳異常原理分析

SpringBoot搭建的應用，一直工作得好好的，突然發現上傳檔案失敗，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目錄非法，實際檢視目錄，結果還真沒有，下面就這個問題的表現，分析下SpringBoot針對檔案上傳的處理過程

I. 問題分析

0. 堆疊分析

問題定位，最佳的輔助手段就是堆疊分析，首先撈出核心的堆疊資訊

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)
複製程式碼

從堆疊內容來看，問題比較清晰，目錄非法，根據path路徑，進入目錄，結果發現，沒有這個目錄，那麼問題的關鍵就是沒有目錄為什麼會導致異常了，這個目錄到底有啥用

先簡單描述下上面的原因，上傳的檔案會快取到本地磁碟，而快取的路徑就是上面的/tmp/tomcat.6239989728636105816.19530/work/Tomcat/localhost/ROOT，接著引入的疑問就是：

為什麼上傳的檔案要快取到本地
為什麼臨時目錄會不存在
什麼地方實現檔案快取

1. 場景模擬

要確認上面的問題，最直觀的方法就是擼原始碼，直接看程式碼就有點蛋疼了，接下來採用debug方式來層層剝離，看下根源再哪裡。

首先是搭建一個簡單的測試專案，進行場景復現, 首先建立一個接收檔案上傳的Controller，如下

@RestController
@RequestMapping(path = "/file")
public class FileUploadRest {

    /**
     * 儲存上傳的檔案
     *
     * @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;
    }
}
複製程式碼

其次就是使用curl來上傳檔案

curl http://127.0.0.1:8080/file/upload -F "file=@/Users/user/Desktop/demo.jpg" -v
複製程式碼

然後在接收檔案上傳的方法中開啟斷點，注意下面紅框中的 location, 就是檔案上傳的臨時目錄

2. 原始碼定位

上面的截圖可以確認確實將上傳的檔案儲存到了臨時目錄，驗證方式就是進入那個目錄進行檢視，會看到一個tmp檔案，接下來我們需要確定的是在什麼地方，實現將資料快取到本地的。

注意下圖，左邊紅框是這次請求的完整鏈路，我們可以通過逆推鏈路，去定位可能實現檔案快取的地方

如果對spring和tomcat的原始碼不熟的話，也沒什麼特別的好辦法，從上面的鏈路中，多打一些斷點，採用傳說中的二分定位方法來縮小範圍。

通過最開始的request物件和後面的request物件分析，發現一個可以作為參考標準的就是上圖中右邊紅框的request#parts屬性；開始是null，檔案儲存之後則會有資料，下面給一個最終定位的動圖

所以關鍵就是org.springframework.web.filter.HiddenHttpMethodFilter#doFilterInternal 中的 String paramValue = request.getParameter(this.methodParam); 這一行程式碼

到這裡在單步進去，主要的焦點將集中在 org.apache.catalina.connector.Request#parseParts

進入上面方法的邏輯，很容易找到具體的實現位置 org.apache.tomcat.util.http.fileupload.FileUploadBase#parseRequest，這個方法的實現比較有意思，有必要貼出來看一下

public List<FileItem> parseRequest(RequestContext ctx)
        throws FileUploadException {
    List<FileItem> items = new ArrayList<>();
    boolean successful = false;
    try {
        FileItemIterator iter = getItemIterator(ctx);
        // 注意這裡，檔案工廠類，裡面儲存了臨時目錄的地址
        // 這個物件首次是在 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;
            // 建立一個臨時檔案物件
            FileItem fileItem = fac.createItem(item.getFieldName(), item.getContentType(),
                                               item.isFormField(), fileName);
            items.add(fileItem);
            try {
                // 流的拷貝，這塊程式碼也挺有意思，將輸入流資料寫入輸出流
                // 後面會貼出原始碼，看下開源大佬們的玩法，和我們自己寫的有啥區別
                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?
                }
            }
        }
    }
}
複製程式碼

核心程式碼就兩點，一個是檔案工廠類，一個是流的拷貝；前者定義了我們的臨時檔案目錄，也是我們解決前面問題的關鍵，換一個我自定義的目錄永不刪除，不就可以避免上面的問題了麼；後面一個則是資料複用方面的

首先看下FileItemFactory的例項化位置，在org.apache.catalina.connector.Request#parseParts中，程式碼如下

具體的location例項化程式碼為

// TEMPDIR = "javax.servlet.context.tempdir";
location = ((File) context.getServletContext().getAttribute(ServletContext.TEMPDIR));
複製程式碼

3. 問題review

a. 解決問題

到上面，基本上就撈到了最終的問題，先看如何解決這個問題

方法1

應用重啟

方法2

增加服務配置，自定義baseDir

server.tomcat.basedir=/tmp/tomcat
複製程式碼

方法3

@Bean
MultipartConfigElement multipartConfigElement() {
    MultipartConfigFactory factory = new MultipartConfigFactory();
    factory.setLocation("/tmp/tomcat");
    return factory.createMultipartConfig();
}
複製程式碼

方法4

vim /usr/lib/tmpfiles.d/tmp.conf

# 新增一行
x /tmp/tomcat.*
複製程式碼

b. 流拷貝

tomcat中實現流的拷貝程式碼如下，org.apache.tomcat.util.http.fileupload.util.Streams#copy(java.io.InputStream, java.io.OutputStream, boolean, byte[]) , 看下面的實現，直觀影響就是寫得真特麼嚴謹

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);
        }
    }
}
複製程式碼

c. 自問自答

前面提出了幾個問題，現在給一個簡單的回答，因為篇幅問題，後面會單開一文，進行詳細說明

什麼地方快取檔案

上面的定位過程給出答案，具體實現邏輯在 org.apache.tomcat.util.http.fileupload.FileUploadBase#parseRequest

為什麼目錄會不存在

springboot啟動時會建立一個/tmp/tomcat.*/work/Tomcat/localhost/ROOT的臨時目錄作為檔案上傳的臨時目錄，但是該目錄會在n天之後被系統自動清理掉，這個清理是由linux作業系統完成的，具體的配置如下 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
複製程式碼

為什麼要快取檔案

因為流取一次消費之後，後面無法再從流中獲取資料，所以快取方便後續複用；這一塊後面詳細說明

4. 小結

定位這個問題的感覺，就是對SpringBoot和tomcat的底層，實在是不太熟悉，作為一個以Spring和tomcat吃飯的碼農而言，發現問題就需要改正，列入todo列表，後續需要深入一下

II. 其他

0. 專案

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