调用链追踪（Trace ID）

前言：

在 Java 中实现 调用链追踪（Trace ID） 通常用于分布式系统中跟踪请求的完整链路，常见的实现方式包括手动编码或使用开源框架（如 SkyWalking、Zipkin、Spring Cloud Sleuth 等）。以下是具体实现方法及示例：

1. 手动实现 Trace ID

通过 ThreadLocal 或 MDC（Mapped Diagnostic Context）存储 Trace ID，并在请求链路中传递。

步骤 1：定义 Trace ID 工具类

import org.slf4j.MDC;
import java.util.UUID;

public class TraceIdUtil {

    private static final String TRACE_ID_KEY = "traceId";
    private static final ThreadLocal<String> traceIdHolder = new ThreadLocal<>();

    // 生成或获取当前 Trace ID
    public static String getOrGenerateTraceId() {
        String traceId = MDC.get(TRACE_ID_KEY);
        if (traceId == null) {
            traceId = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
            MDC.put(TRACE_ID_KEY, traceId);
            traceIdHolder.set(traceId);
        }
        return traceId;
    }

    // 清除 Trace ID（防止内存泄漏）
    public static void clear() {
        MDC.remove(TRACE_ID_KEY);
        traceIdHolder.remove();
    }
}

步骤 2：在 HTTP 请求中传递 Trace ID

通过拦截器在请求头中添加 Trace ID：

import org.springframework.http.HttpRequest;
import org.springframework.http.client.ClientHttpRequestExecution;
import org.springframework.http.client.ClientHttpRequestInterceptor;
import org.springframework.http.client.ClientHttpResponse;
import java.io.IOException;

public class TraceIdInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {
    @Override
    public ClientHttpResponse intercept(
        HttpRequest request, byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution
    ) throws IOException {
        String traceId = TraceIdUtil.getOrGenerateTraceId();
        request.getHeaders().add("X-Trace-Id", traceId);
        return execution.execute(request, body);
    }
}

步骤 3：在日志中输出 Trace ID

配置 logback.xml，在日志模板中添加 %X{traceId}：

<pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} [%thread] [%X{traceId}] %-5level %logger{36} - %msg%n</pattern>

2. 使用 Spring Cloud Sleuth + Zipkin（推荐）

Spring Cloud Sleuth 自动集成 Trace ID，Zipkin 提供可视化追踪。

步骤 1：添加依赖

<!-- Spring Cloud Sleuth -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-sleuth</artifactId>
</dependency>

<!-- Zipkin 上报 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-sleuth-zipkin</artifactId>
</dependency>

步骤 2：配置 application.yml

spring:
  sleuth:
    sampler:
      probability: 1.0  # 采样率（1.0=100%上报）
  zipkin:
    base-url: http://localhost:9411  # Zipkin 服务地址

步骤 3：查看调用链

启动 Zipkin 服务后，访问 http://localhost:9411 查看完整的调用链路。

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3. 使用 SkyWalking

SkyWalking 是一款开源的 APM 系统，支持自动链路追踪。

步骤 1：下载并启动 SkyWalking

# 下载 SkyWalking
wget https://archive.apache.org/dist/skywalking/9.6.0/apache-skywalking-apm-9.6.0.tar.gz
tar -zxvf apache-skywalking-apm-9.6.0.tar.gz
cd apache-skywalking-apm-bin

# 启动 SkyWalking
bin/startup.sh

步骤 2：Java 应用接入 Agent

在 JVM 启动参数中添加 Agent：

-javaagent:/path/to/skywalking-agent/skywalking-agent.jar
-Dskywalking.agent.service_name=your-service-name
-Dskywalking.collector.backend_service=localhost:11800

---

4. 异步线程传递 Trace ID

使用 TransmittableThreadLocal 解决线程池中 Trace ID 丢失问题：

import com.alibaba.ttl.TransmittableThreadLocal;

public class TraceContext {
    private static final TransmittableThreadLocal<String> traceIdHolder = 
        new TransmittableThreadLocal<>();

    public static void setTraceId(String traceId) {
        traceIdHolder.set(traceId);
    }

    public static String getTraceId() {
        return traceIdHolder.get();
    }

    public static void clear() {
        traceIdHolder.remove();
    }
}

// 在线程池任务中调用
ExecutorService executor = TtlExecutors.getTtlExecutorService(Executors.newFixedThreadPool(10));
executor.submit(() -> {
    System.out.println("Trace ID: " + TraceContext.getTraceId());
});

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关键点总结

方案	适用场景	优点	缺点
手动实现 Trace ID	简单项目或框架不支持链路追踪时	轻量级，无依赖	需自行处理传递逻辑
Spring Cloud Sleuth	Spring Cloud 微服务项目	自动化集成，支持 Zipkin 可视化	依赖 Spring 生态
SkyWalking	企业级监控，多语言支持	功能强大，支持全链路追踪	需部署额外服务

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