java应用线上诊断神器--Arthas

前言

1、什么是Arthas？

Arthas 是Alibaba开源的Java诊断工具，深受开发者喜爱（截止2020.9.19 github star是23K）。通过Arthas我们可以在线排查问题，无需重启；动态跟踪Java代码；实时监控JVM状态。

2、Arthas有哪些特性

• 实时查看系统的运行状况
• 查看函数调用的参数，返回值和异常
• 代码在线热更新
• 秒解类冲突问题，定位类加载路径
• 快速定位应用的热点，生成火焰图
• 在线诊断，点开网页诊断线上应用

3、Arthas能帮我们解决什么问题

当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas可以帮助你解决：

• 这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？
• 我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？
• 遇到问题无法在线上 debug，难道只能通过加日志再重新发布吗？
• 线上遇到某个用户的数据处理有问题，但线上同样无法 debug，线下无法重现！
• 是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？
• 有什么办法可以监控到JVM的实时运行状态？
• 怎么快速定位应用的热点，生成火焰图？

4、安装

下载arthas-boot.jar，然后用java -jar的方式启动：

curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
java -jar arthas-boot.jar

本文的示例项目是运行在docker，因此就采用了另外的方式

docker exec -it  ${containerId} /bin/bash -c "wget https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar && java -jar arthas-boot.jar"

不过在执行的过程中，可能会出现

/bin/bash: wget: command not found

解决方案如下

进入容器的/bin/bash
docker exec -it  ${containerId} /bin/bash
apt-get update
apt-get install wget

命令解读

1、帮助命令相关

help（查看命令帮助信息）

会列这个命令，源于个人习惯吧。每当学习一个新东西，都会习惯看下帮助，通读一下

当你想了解具体命令的详细用法，以thread为例，输入

help thread

就会有详细的thread参数、例子介绍。感觉本文的精华就是这个了，毕竟你想要其他命令，直接

help 命令

但为了水文，就再介绍几类命令

2、jvm相关

dashboard（实时展示当前系统诸如线程、内存占用、GC等信息的面板，默认每个5秒刷新一下面板）

注：按ctrl+c可以退出面板

jvm(查看当前JVM信息比如gc回收次数以及耗时等)

thread（查看当前线程信息，查看线程的堆栈）

a、 查看当前最忙的前N个线程并打印堆栈

thread -n 3

上述的命令实现的效果就和我们以往输入

top -H -p pid
printf '%x\n'pid
jstack pid |grep 'nid' -C5 –color

类似

b、 thread -b, 找出当前阻塞其他线程的线程

注： 目前只支持找出synchronized关键字阻塞住的线程， 如果是java.util.concurrent.Lock， 目前还不支持

c、 thread --state ，查看指定状态的线程

3、日志相关

logger(查看logger信息，更新logger level）

3.1、 查看logger信息

3.2、 动态更新logger level

修改日志级别步骤

a、 查找当前类的classloader hashcode

sc -d com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl | grep classLoaderHash

b、 用OGNL获取logger

ognl -c 31cefde0 '@com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl@log'

从上图可以知道com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl@log实际使用的是logback。
可以看到level=null，则说明实际最终的level是从root logger里来的。

c、 单独设置UserServiceImpl的logger level
把日志级别变更为warn

ognl -c 31cefde0 '@com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl@log.setLevel(@ch.qos.logback.classic.Level@WARN)'

可以看出日志级别已经改为warn

4、class/classloader相关

jad(反编译指定已加载类的源码)

sc(查看JVM已加载的类信息)

mc(内存编译器，编译.java文件生成.class)

redefine(加载外部的.class文件，redefine jvm已加载的类)

为啥介绍这几个，因为这几个组合起来就可以实现动态在线更新代码了。其步骤如下

a、jad反编译要更新的代码

jad --source-only com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl > /tmp/UserServiceImpl.java

b、sc查找加载要更新代码的ClassLoader

sc -d com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl | grep classLoaderHash

c、保存好/tmp/UserServiceImpl.java之后，使用mc(Memory Compiler)命令来编译，并且通过–classLoaderClass参数指定ClassLoader

mc --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader /tmp/UserServiceImpl.java -d /tmp

d、使用redefine命令重新加载新编译好的UserServiceImpl.class

redefine /tmp/com/example/springdemo/user/service/impl/UserServiceImpl.class

5、监控相关

monitor(方法执行监控,可以监控方法的调用次数、成功次数、失败次数、平均响应时间、失败率)

注： 这是一个非实时返回命令，统计周期，默认值为120秒

monitor -c 5 com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl getUserById

watch(观察指定方法的调用情况。能观察到的范围为：返回值、抛出异常、入参)

watch com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl getUserById "{params,returnObj}" -x 2

watch参数说明

trace(方法内部调用路径，并输出方法路径上的每个节点上耗时)

注： trace 能方便的帮助你定位和发现因 RT 高而导致的性能问题缺陷，但其每次只能跟踪一级方法的调用链路。

trace com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl getUserById

stack(输出当前方法被调用的调用路径)

stack com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl getUserById

tt(方法执行数据的时空隧道，记录下指定方法每次调用的入参和返回信息，并能对这些不同的时间下调用进行观测)

这个命令的厉害之处在于记录下当前方法的每次调用环境现场，并能进行重放

tt -t com.example.springdemo.user.service.impl.UserServiceImpl getUserById

b、选择一个index进行重放

tt -i 1000 -p

注：这些监控命令，都通过字节码增强技术来实现的，会在指定类的方法中插入一些切面来实现数据统计和观测，因此在线上、预发使用时，请尽量明确需要观测的类、方法以及条件，诊断结束要执行 stop 或将增强过的类执行 reset 命令。

总结

本文主要介绍Arthas的的一些用法，而这些方法在官网都有很详细的介绍。如果对Arthas感兴趣的朋友的，可以访问官网

https://arthas.aliyun.com/zh-cn/

同时也推荐大家访问

https://arthas.aliyun.com/doc/arthas-tutorials.html?language=cn

里面除了可以在线实操Arthas还可以查看相关用户案例，有助于大家进一步上手Arthas

参考文档

https://arthas.aliyun.com/zh-cn/