带着8个问题5分钟教你学会Arthas诊断工具

2021-08-13 指尖java

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Arthas 是Alibaba开源的JAVA诊断工具，深受开发者喜爱。

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？
怎样直接从JVM内查找某个类的实例？

这 8 个问题，Arthas 官方文档(https://arthas.aliyun.com/doc)中并没有给出答案或标准的解决方案。

坑爹啊

这不是管杀不管埋吗！！

准备

先给出我的测试代码

package com.admin.study;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import lombok.AccessLevel;
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import lombok.ToString;
import lombok.experimental.FieldDefaults;

import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ArthasDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "[{"name":"zhangsan","age":"10","telephone":"123456","interests":["sing","dance","rap"]},n" +
                "{"name":"lisi","age":"20","telephone":"123457","interests":["sing","swim"]},n" +
                "{"name":"wangwu","age":"30","telephone":"123458","interests":["sing","program"]}]";
        //模拟一遍遍的调用方法的过程
        for (; ; ) {
            System.out.println(new ArthasDemo().convert(s));
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    private List<People> convert(String s) {
        return JSON.parseArray(s, People.class);
    }


    @Getter
    @Setter
    @ToString
    @FieldDefaults(level = AccessLevel.PRIVATE)
    private static class People {
        /**
         * 姓名
         */
        String name;
        /**
         * 年龄
         */
        String age;
        /**
         * 电话
         */
        String telephone;
        /**
         * 兴趣列表
         */
        List<String> interests;
    }
}

以下是控制台正常打印的结果

/Library/Java/JavaVirtualmachines/jdk1.8.0_192.jdk/Contents/Home/bin/java ...
[ArthasDemo.People(name=zhangsan, age=10, telephone=123456, interests=[sing, dance, rap]), ArthasDemo.People(name=lisi, age=20, telephone=123457, interests=[sing, swim]), ArthasDemo.People(name=wangwu, age=30, telephone=123458, interests=[sing, program])]
[ArthasDemo.People(name=zhangsan, age=10, telephone=123456, interests=[sing, dance, rap]), ArthasDemo.People(name=lisi, age=20, telephone=123457, interests=[sing, swim]), ArthasDemo.People(name=wangwu, age=30, telephone=123458, interests=[sing, program])]

下载并运行 Arthas

按照下图中的步骤，选择一个 Java 进程进行 attach。

下载并运行Arthas

访问 WebConsole

attach 成功后可以打开谷歌浏览器输入http://127.0.0.1:3658/ 打开 WebConsole

（吐槽一句 Mac OS 的 Safari 浏览器不支持）

❝

使用 WebConsole 最方便的是你可以打开多个标签页同时操作

❞

问题 1：这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？

这个问题我经常在处理各种「依赖冲突」的时候遇到，有一些类的完全名称是一模一样，通过常规的办法无法解决类具体从哪个 jar 包加载。

别急，看我下面的解决办法。

通过 sc 命令模糊查看当前 JVM 中是否加载了包含关键字的类，以及获取其完全名称。

❝

注意使用 sc -d 命令，获取 classLoaderHash，这个值在后面需要用到。

❞

sc -d *ArthasDemo*

sc-d命令

classloader

通过 classloader 查看 class 文件来自哪个 jar 包

❝

使用 cls 命令可以清空命令行，这个简单的命令官方文档居然找不到。。。

❞

❝

注意 classloader -c 后面的值填上面第一步中获取到的 Hash 值，class 文件路径使用'/'分割，且必须以.class 结尾。

❞

[arthas@3633]$ classloader -c 18b4aac2 -r com/admin/study/ArthasDemo.class
file:/Users/admin/code/concurrentbook/target/classes/com/shockang/study/ArthasDemo.class
Affect(row-cnt:1) cost in 0 ms.

上面是显示 class 文件路径的，如果 class 文件来自 jar 包，可以显示 jar 包路径，例如官方文档给的例子：

$ classloader -c 1b6d3586 -r java/lang/String.class
jar:file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_60.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar!/java/lang/String.class

问题 2：我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？

推荐使用 watch 和 tt 命令，非常好用。

这两个命令都是用来查看方法调用过程的，不同的是 watch 命令是调用一次打印一次方法的调用情况，而 tt 命令可以先生成一个不断增加的调用列表，然后指定其中某一项进行观测。

使用 watch 命令查看方法调用情况。我们要查看 ArthasDemo 这个类里面的 convert 方法调用情况。

watch命令

watch com.shockang.study.ArthasDemo convert "{params,target,returnObj}" -f -x 4

watch 后面跟上完全类名和方法名，以及一个 OGNL 的表达式，-f 表示不论正常返回还是异常返回都进行观察，-x 表示输出结果的属性遍历深度，默认为 1，

❝

建议无脑写 4 就行，这是笔者经验来看最大的遍历深度，再大就不支持了

❞

使用 tt 命令来观测方法调用情况，tt 命令可以查看「多次调用」并选择其中一个进行观测，但是如果输出结果是多层嵌套就没办法看了，而 watch 可以查看「多层嵌套」的结果。

❝

使用 tt -t 记录下当前方法的每次调用环境现场

❞

tt -t命令

tt -t com.shockang.study.ArthasDemo convert

TIMESTAMP表示方法调用发生的时间，COST 表示调用耗时（ms），IS-RET表示是否正常返回，IS-EXP 表示是否异常返回，OBJECT 表示对象的 HASH 值

❝

对于具体一个时间片的信息而言，你可以通过 -i 参数后边跟着对应的 INDEX 编号查看到他的详细信息

❞

tt-i命令

❝

图中之所以可以打印兴趣列表，是调用了其 toString 方法，如果没有重写 java.lang.Object 类的 toString 方法，只会看到 hash 值。

❞

如何判断代码是否已经提交？

通过 jad --source-only 可以查看源代码。

[arthas@3633]$ jad --source-only com.admin.study.ArthasDemo
       /*
        * Decompiled with CFR.
        */
       package com.admin.study;

       import com.alibaba.fastjson.JSON;
       import java.util.List;
       import java.util.concurrent.TimeUnit;

       public class ArthasDemo {
           public static void main(String[] args) {
/*15*/         String s = "[{"name":"zhangsan","age":"10","telephone":"123456","interests":["sing","dance","rap"]},n{"name":"lisi","age":"20
","telephone":"123457","interests":["sing","swim"]},n{"name":"wangwu","age":"30","telephone":"123458","interests":["sing","program"]}]";
               while (true) {
/*20*/             System.out.println(new ArthasDemo().convert(s));
                   try {
/*22*/                 TimeUnit.SECONDS.sleep(10L);
/*25*/                 continue;
                   }
                   catch (InterruptedException e) {
/*24*/                 e.printStackTrace();
                       continue;
                   }
                   break;
               }
           }

           private List<People> convert(String s) {
/*30*/         return JSON.parseArray(s, People.class);
           }

           private static class People {
               private String name;
               private String age;
               private String telephone;
               private List<String> interests;

               private People() {
               }

               public String toString() {
                   return "ArthasDemo.People(name=" + this.getName() + ", age=" + this.getAge() + ", telephone=" + this.getTelephone() + ", interests=" + this.getIntere
sts() + ")";
               }

               public String getName() {
                   return this.name;
               }

               public void setName(String name) {
                   this.name = name;
               }

               public String getAge() {
                   return this.age;
               }

               public String getTelephone() {
                   return this.telephone;
               }

               public List<String> getInterests() {
                   return this.interests;
               }

               public void setAge(String age) {
                   this.age = age;
               }

               public void setTelephone(String telephone) {
                   this.telephone = telephone;
               }

               public void setInterests(List<String> interests) {
                   this.interests = interests;
               }
           }
       }

[arthas@3633]$

问题 3：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？

通过上面问题 2 的 watch 和 tt 命令可以查看方法调用情况。

此外，可以通过 redefine 命令「热替换」线上的代码，注意应用重启之后会失效，这在某些紧急情况下会有奇效。

比如说我们修改一下方法体里面的代码，加了一行日志打印：

    private List<People> convert(String s) {
        System.out.println(s);
        return JSON.parseArray(s, People.class);
    }

这时我们就可以将新代码编译后的 class 文件热替换正在运行的 ArthasDemo 的代码。

redefine命令

热替换 JVM 内存中（方法区）加载的类

从这张图可以明显的看出，明明源码中没有打印字符串 s 的逻辑，但是控制台还是打印了字符串，因为我们已经热替换了 JVM 内存中（方法区）加载的类。

问题 4：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！

这个问题没有完美的解决办法

参考一下问题 2 和问题 3的解决方案

推荐使用 tt 命令并将命令行返回结果输出到一个文件中，后续可以选择异常的一行记录使用 tt -i 命令进行深入的分析。

tee指令会从标准输入设备读取数据，将其内容输出到标准输出设备，同时保存成文件。

tee命令

tt -t com.admin.study.ArthasDemo convert | tee /Users/admin/Downloads/log

此外还可以使用 monitor 命令统计方法调用成功失败情况。

monitor命令

monitor -c 30 com.admin.study.ArthasDemo convert | tee /Users/admin/Downloads/log1

❝

-c 后面接统计周期，默认值为120秒

❞

问题 5：是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？

使用 dashboard 命令可以查看当前系统的实时数据面板，当运行在Ali-Tomcat时，会显示当前tomcat的实时信息，如HTTP请求的qps, rt, 错误数, 线程池信息等等。

dashboard实时数据面板

从图中可以看到线程情况，内存使用情况，系统参数等。

问题 6：有什么办法可以监控到JVM的实时运行状态？

使用 jvm 命令可以查看 JVM 的实时运行状态。

JVM 的实时运行状态

问题 7：怎么快速定位应用的热点，生成火焰图？

profiler 命令支持生成应用热点的火焰图。本质上是通过不断的采样，然后把收集到的采样结果生成火焰图。

❝

默认情况下，生成的是 cpu 的火焰图，即 event 是 cpu，可以用--event 参数来指定。注意不同系统支持的 event 不同

❞

默认情况下，arthas使用3658端口，则可以打开：http://localhost:3658/arthas-output/ 查看到arthas-output目录下面的profiler结果：

profiler目录

选择一项点击

profiler结果图

问题 8：怎样直接从JVM内查找某个类的实例？

使用 vmtool 可以达成目的

❝

这个功能是 Arthas 3.5.1 新增的。可以参考官方文档 https://arthas.aliyun.com/doc/vmtool.html#id1

❞

$ vmtool --action getInstances --className java.lang.String --limit 10
@String[][
    @String[com/taobao/arthas/core/shell/session/Session],
    @String[com.taobao.arthas.core.shell.session.Session],
    @String[com/taobao/arthas/core/shell/session/Session],
    @String[com/taobao/arthas/core/shell/session/Session],
    @String[com/taobao/arthas/core/shell/session/Session.class],
    @String[com/taobao/arthas/core/shell/session/Session.class],
    @String[com/taobao/arthas/core/shell/session/Session.class],
    @String[com/],
    @String[java/util/concurrent/ConcurrentHashMap$ValueIterator],
    @String[java/util/concurrent/locks/LockSupport],
]

通过 --limit参数，可以限制返回值数量，避免获取超大数据时对JVM造成压力。默认值是10。

如果想精确的定位到具体的类实例，可以通过指定 classloader name 或者 classloader hash，如下所示：

vmtool --action getInstances --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader --className org.springframework.context.ApplicationContext

vmtool --action getInstances -c 19469ea2 --className org.springframework.context.ApplicationContext

❝

获取 classloader hash 的方法请参考上面的问题 1

❞

vmtool 还有个不错的功能，可以「强制进行GC」，这在某些生产环境内存紧张的情况下有奇效。

vmtool --action forceGc