JMeter插件 Arrivals Thread Group 源码解析：实现原理与性能测试中的应用

Apache JMeter 是一款强大的性能测试工具，广泛应用于负载测试、压力测试和性能分析。为了满足不同场景的需求，JMeter 提供了丰富的插件生态系统。其中，Arrivals Thread Group 是一个非常有用的插件，它允许测试人员模拟更真实的用户行为，特别是在需要控制每秒到达用户数（RPS）的场景中。本文将深入分析 Arrivals Thread Group 的源码，探讨其实现原理，并展示如何在实际性能测试中应用该插件。

1. Arrivals Thread Group 简介

Arrivals Thread Group 是 JMeter 的一个第三方插件，由 Blazemeter 开发并维护。它的主要功能是根据设定的目标 RPS（每秒请求数）动态调整线程数，从而更精确地模拟用户行为。与传统的线程组（如 Thread Group）相比，Arrivals Thread Group 更适合需要控制请求速率的场景。

1.1 与传统线程组的对比

1.2 主要特点：

• 动态线程调整：根据目标 RPS 自动调整并发线程数。
• 平滑负载：避免传统线程组中因固定线程数导致的负载波动。
• 更真实的用户行为：模拟用户到达系统的真实模式。

2. Arrivals Thread Group 源码分析

2.1 源码结构

Arrivals Thread Group 的源码主要包括以下几个核心类：

• ArrivalsThreadGroup：线程组的实现类，负责管理线程的创建和调度。
• ArrivalsThreadGroupGui：线程组的 GUI 类，提供用户界面配置。

2.2 核心类解析

2.2.1 ArrivalsThreadGroup

ArrivalsThreadGroup 是 AbstractDynamicThreadGroup 的子类，位于 com.blazemeter.jmeter.threads.arrivals 包中。它的主要功能是：

• 动态调整线程数：根据目标 RPS 和系统响应时间，动态增加或减少线程数。
• 线程池管理：通过线程池（poolThreads）管理空闲线程，优化资源利用率。
• 统计信息记录：记录到达数（arrivals）、完成数（completions）和放弃数（abandons）等关键指标。

2.2.1.1 核心属性分析

ArrivalsThreadGroup 类中定义了多个关键属性，用于管理线程状态和统计信息：

• arrivalsCount：记录到达的请求数（AtomicLong 类型，线程安全）。
• completionsCount：记录完成的请求数（AtomicLong 类型，线程安全）。
• abandonsCount：记录放弃的请求数（AtomicLong 类型，线程安全）。
• poolThreads：管理空闲线程的集合（Set<DynamicThread> 类型，线程安全）。

2.2.1.2 核心方法分析

2.2.1.2.1 start() 方法

start() 方法是线程组的入口点，负责初始化线程组并启动线程调度器。

@Override
public void start(int groupIndex, ListenerNotifier listenerNotifier, ListedHashTree testTree, StandardJMeterEngine engine) {
    super.start(groupIndex, listenerNotifier, testTree, engine);
    synchronized (this) {
        try {
            wait(); // 等待第一个到达的请求
            log.info("Got first arrival");
        } catch (InterruptedException e) {
            log.warn("Interrupted start", e);
        }
    }
}

• 功能：启动线程组，并等待第一个请求到达。
• 关键点：通过 wait() 方法实现线程同步，确保线程组在第一个请求到达后才继续执行。

2.2.1.2.2 addThread() 方法

addThread() 方法用于向线程组中添加新线程。

@Override
public void addThread(DynamicThread threadWorker) {
    super.addThread(threadWorker);
    JMeterContextService.addTotalThreads(1); // 更新全局线程数
}

• 功能：将新线程添加到线程组中，并更新全局线程数。
• 关键点：通过 JMeterContextService.addTotalThreads(1) 确保线程数的全局一致性。

2.2.1.2.3 movedToPool() 方法

movedToPool() 方法用于将空闲线程移动到线程池中。

public boolean movedToPool(DynamicThread thread) {
    threads.remove(thread);
    if (thread.isStopping()) {
        log.debug("Did not move into pool, because thread is stopping: " + thread);
        return false;
    }

    poolThreads.add(thread); // 将线程添加到线程池
    log.debug("Moved thread to pool: " + thread + ", pool size: " + poolThreads.size());

    ThreadCountsAccessor.decrNumberOfThreads(); // 减少活跃线程数
    synchronized (thread) {
        try {
            thread.wait(); // 等待线程被唤醒
        } catch (InterruptedException e) {
            log.debug("Interrupted", e);
        }
    }
    ThreadCountsAccessor.incrNumberOfThreads(); // 增加活跃线程数
    return running;
}

• 功能：将空闲线程移动到线程池中，并等待其被重新唤醒。
• 关键点：通过 thread.wait() 实现线程的挂起，避免资源浪费。

2.2.1.2.4 releasedPoolThread() 方法

releasedPoolThread() 方法用于从线程池中释放线程。

public synchronized boolean releasedPoolThread() {
    if (poolThreads.isEmpty()) {
        return false;
    }

    DynamicThread thread = poolThreads.toArray(new DynamicThread[poolThreads.size()])[0];
    poolThreads.remove(thread);
    threads.add(thread); // 将线程重新加入活跃线程集合
    log.debug("Releasing pool thread: " + thread + ", pool size: " + poolThreads.size());
    synchronized (thread) {
        thread.notify(); // 唤醒线程
    }
    return true;
}

• 功能：从线程池中释放线程，并将其重新加入活跃线程集合。
• 关键点：通过 thread.notify() 唤醒挂起的线程。

2.2.1.2.5 isLimitReached() 方法

isLimitReached() 方法用于检查是否达到到达数限制。

public boolean isLimitReached() {
    long limit;
    try {
        limit = Long.parseLong(getArrivalsLimit());
    } catch (NumberFormatException e) {
        log.error("Invalid arrivals limit, defaulting to 0");
        limit = 0;
    }
    return !(limit <= 0 || arrivalsCount.longValue() < limit);
}

• 功能：根据配置的到达数限制，判断是否达到限制。
• 关键点：通过 arrivalsCount 记录当前到达数，并与配置的限制进行比较。

2.2.1.2.6 arrivalFact() 方法

arrivalFact() 方法用于记录到达事件。

public synchronized void arrivalFact(JMeterThread thread, long arrivalID) {
    arrivalsCount.incrementAndGet(); // 增加到达数
    notifyAll(); // 唤醒等待的线程
    saveLogRecord("ARRIVAL", thread.getThreadName(), thread.getThreadNum() + "." + arrivalID);
}

• 功能：记录到达事件，并唤醒等待的线程。
• 关键点：通过 notifyAll() 实现线程同步。

2.2.2 ArrivalsThreadGroupGui

ArrivalsThreadGroupGui 是 AbstractDynamicThreadGroupGui 的子类，位于 com.blazemeter.jmeter.threads.arrivals 包中。它的主要功能是：

• 提供用户界面：允许用户配置目标 RPS、Ramp-Up 时间、Hold 时间等参数。
• 数据绑定：将用户输入的配置数据绑定到 ArrivalsThreadGroup 对象。
• 可视化预览：通过图表展示负载模式，帮助用户直观理解测试计划。

2.2.2.1 核心属性与方法分析

2.2.2.1.1 构造方法

ArrivalsThreadGroupGui 的构造方法用于初始化 GUI 组件，并添加帮助链接。

public ArrivalsThreadGroupGui() {
    super();
    JMeterPluginsUtils.addHelpLinkToPanel(this, getClass().getSimpleName());
}

• 功能：初始化 GUI 组件，并添加帮助链接。
• 关键点：通过 JMeterPluginsUtils.addHelpLinkToPanel 提供用户帮助文档的链接。

2.2.2.1.2 getLabelResource() 方法

getLabelResource() 方法用于返回 GUI 的标签资源。

@Override
public String getLabelResource() {
    return getClass().getCanonicalName();
}

• 功能：返回 GUI 的标签资源，通常用于国际化支持。
• 关键点：返回类的全限定名作为标签资源。

2.2.2.1.3 getStaticLabel() 方法

getStaticLabel() 方法用于返回 GUI 的静态标签。

@Override
public String getStaticLabel() {
    return "bzm - Arrivals Thread Group";
}

• 功能：返回 GUI 的静态标签，显示在 JMeter 的界面中。
• 关键点：标签名称为 bzm - Arrivals Thread Group，用于标识该线程组。

2.2.2.1.4 createThreadGroupObject() 方法

createThreadGroupObject() 方法用于创建 ArrivalsThreadGroup 对象。

protected ArrivalsThreadGroup createThreadGroupObject() {
    return new ArrivalsThreadGroup();
}

• 功能：创建 ArrivalsThreadGroup 对象，用于存储用户配置。
• 关键点：返回一个新的 ArrivalsThreadGroup 实例。

2.2.2.1.5 getAdditionalFieldsPanel() 方法

getAdditionalFieldsPanel() 方法用于获取额外的配置面板。

@Override
protected AdditionalFieldsPanel getAdditionalFieldsPanel() {
    return new AdditionalFieldsPanel(true);
}

• 功能：返回一个额外的配置面板，用于设置高级参数。
• 关键点：通过 AdditionalFieldsPanel 提供额外的配置选项。

2.2.2.1.6 setChartPropertiesFromTG() 方法

setChartPropertiesFromTG() 方法用于设置图表的属性。

@Override
protected void setChartPropertiesFromTG(AbstractDynamicThreadGroup tg) {
    if (tg instanceof ArrivalsThreadGroup) {
        ArrivalsThreadGroup atg = (ArrivalsThreadGroup) tg;
        previewChart.setYAxisLabel("Number of arrivals/" + atg.getUnitStr());
    }
}

• 功能：根据 ArrivalsThreadGroup 的属性设置图表的 Y 轴标签。
• 关键点：通过 previewChart.setYAxisLabel 设置图表的 Y 轴标签。

2.2.2.1.7 getRowColor() 方法

getRowColor() 方法用于返回图表的行颜色。

@Override
protected Color getRowColor() {
    return Color.MAGENTA;
}

• 功能：返回图表的行颜色，用于区分不同的线程组。
• 关键点：返回 Color.MAGENTA 作为行颜色。

2.2.2.1.8 getRowLabel() 方法

getRowLabel() 方法用于返回图表的行标签。

@Override
protected String getRowLabel(double totalArrivals) {
    log.debug("Total arr: " + totalArrivals);
    return "Arrival Rate (~" + Math.round(totalArrivals) + " total arrivals)";
}

• 功能：返回图表的行标签，显示总到达数。
• 关键点：通过 Math.round(totalArrivals) 计算总到达数，并生成标签。

2.2.2.1.9 createLoadPanel() 方法

createLoadPanel() 方法用于创建负载配置面板。

@Override
protected ParamsPanel createLoadPanel() {
    LoadParamsFieldsPanel loadFields = new LoadParamsFieldsPanel("Target Rate (arrivals/sec): ", "Ramp Up Time (sec): ", "Hold Target Rate Time (sec): ");
    loadFields.addUpdateListener(this);
    return loadFields;
}

• 功能：创建负载配置面板，允许用户配置目标 RPS、Ramp-Up 时间和 Hold 时间。
• 关键点：通过 LoadParamsFieldsPanel 提供负载配置选项，并通过 addUpdateListener 添加更新监听器。

3. Arrivals Thread Group 的实际应用

3.1 安装插件

首先，通过 JMeter 插件管理器安装 Arrivals Thread Group 插件：

1. 打开 JMeter，进入 Options -> Plugins Manager。
2. 在 Available Plugins 中搜索 Arrivals Thread Group，然后点击安装。

3.2 配置 Arrivals Thread Group

1. 在测试计划中添加 Arrivals Thread Group。
2. 配置参数：
   • Target Rate：目标 RPS。
   • Ramp-Up Time：达到目标 RPS 所需的时间。
   • Hold Time：保持目标 RPS 的时间。

3.3 运行测试

启动测试后，Arrivals Thread Group 会根据配置动态调整线程数，确保请求速率符合预期。

4. Arrivals Thread Group 的优势与局限性

4.1 优势

• 更真实的负载模拟：动态调整线程数，避免传统线程组的负载波动。
• 易于配置：通过简单的参数设置即可实现复杂的负载模式。
• 广泛适用性：适用于需要精确控制 RPS 的场景，如 API 测试、微服务测试等。

4.2 局限性

• 资源消耗较高：动态调整线程数可能会增加系统资源消耗。
• 不适合固定负载场景：对于需要固定并发用户数的场景，传统线程组可能更合适。

6. 总结

Arrivals Thread Group 是 JMeter 中一个非常实用的插件，通过动态调整线程数来实现目标 RPS，能够更真实地模拟用户行为。通过源码分析，我们深入了解了其实现原理和核心功能。在实际性能测试中，合理使用 Arrivals Thread Group 可以帮助我们更精确地控制负载，提升测试效果。

希望本文能帮助你更好地理解和应用 Arrivals Thread Group！如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言讨论！