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什么是Arthas

Java 診斷利器 Arthas，是阿里的一款開(kāi)源工具。Github－alibaba／arthas 上可以看到它的介紹。

在日常開(kāi)發(fā)中，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用的某個(gè)接口響應(yīng)比較慢，這個(gè)時(shí)候想想要分析一下原因，找到代碼中耗時(shí)的部分，比較容易想到的是在接口鏈路的 IO 操作上下游打印時(shí)間日志，再根據(jù)幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)的日志算出耗時(shí)長(zhǎng)的 IO 操作。這種方式?jīng)]有問(wèn)題，但是加日志需要發(fā)布，既繁瑣又低效，這個(gè)時(shí)候可以引入一些線上 debug 的工具，arthas 就是很好的一種，除了分析耗時(shí)，還可以打印調(diào)用棧、方法入?yún)⒓胺祷?，?lèi)加載情況，線程池狀態(tài)，系統(tǒng)參數(shù)等等，其實(shí)現(xiàn)原理是解析 JVM 在操作系統(tǒng)中的文件，大部分操作是只讀的，對(duì)服務(wù)進(jìn)程沒(méi)有侵入性，因此可以放心使用。

Arthas能解決什么問(wèn)題？

從我個(gè)人的使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，Arthas至少幫我解決了以下幾個(gè)問(wèn)題：

監(jiān)控某方法查看其整個(gè)調(diào)用鏈路，從而找出某次調(diào)用的性能瓶頸。

反編譯某個(gè)類(lèi)，查看線上的代碼是否與本地代碼一致，避免沒(méi)有提交代碼而導(dǎo)致的問(wèn)題。

站在全局視角查看整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，比如觀察內(nèi)存增長(zhǎng)、GC的情況。

在微服務(wù)架構(gòu)背景下，通常本地沒(méi)有完整的環(huán)境，此時(shí)可以直接在測(cè)試環(huán)境監(jiān)控某個(gè)方法傳入的參數(shù)是否正確，返回值是否正確。

快速開(kāi)始

下載并啟動(dòng)arthas

輸入以下命令啟動(dòng)arthas程序

curl －O https：／／arthas．a(chǎn)liyun．com／arthas－demo．jarjava －jar arthas－demo．jar

選擇需要監(jiān)控應(yīng)用的進(jìn)程編號(hào)，回車(chē)后Arthas會(huì)attach到目標(biāo)進(jìn)程上，并輸出日志：

容器中使用

docker exec －it arthas－demo ／bin／sh －c ＂java －jar ／opt／arthas／arthas－boot．jar＂

甚至我們可以直接把a(bǔ)rthas放到容器鏡像文件中：

COPY －－from＝hengyunabc／arthas：latest ／opt／arthas ／opt／arthas

Arthas常用命令

下面簡(jiǎn)要為大家介紹一下Arthas常用的幾個(gè)命令。

dashboard

使用dashboard命令會(huì)顯示以下信息：

1． 當(dāng)前最繁忙的一些線程

2． 顯示應(yīng)用當(dāng)前使用的內(nèi)存信息，包括堆內(nèi)存、新生代伊甸區(qū)、老年代、非堆內(nèi)存的使用情況。

3． 顯示程序的GC情況，包括YGC次數(shù)、總花費(fèi)時(shí)間，F(xiàn)GC的次數(shù)、總花費(fèi)時(shí)間。

4． 當(dāng)前程序的一些信息，包括系統(tǒng)版本、JDK版本、程序運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)等。

Thread

查看當(dāng)前線程信息，查看線程的堆棧

／／ 查看 CPU 使用率 top n 的線程的棧，當(dāng)前最忙的前 n 個(gè)線程：thread －n 3／／ 查看 5 秒內(nèi)的 CPU 使用率 top n 的線程棧：thread －n 3 －i 5000

／／ 查看線程是否有阻塞：thread －b

watch

有時(shí)候我們不太方便進(jìn)行本地調(diào)試，這個(gè)時(shí)候可以使用watch監(jiān)控某個(gè)方法，然后點(diǎn)擊相關(guān)的功能，查看該方法的調(diào)用情況：

watch com．primeton．dgp．a(chǎn)ssets．controller．DsResourcePoolController getResourcePool ＂｛params，returnObj｝＂ －x 2

執(zhí)行以上命令后，控制臺(tái)會(huì)hold在被監(jiān)控的方法上，此時(shí)再次點(diǎn)擊頁(yè)面上的按鈕，控制臺(tái)就會(huì)打印此次的調(diào)用結(jié)果。

trace

trace 命令能主動(dòng)搜索 class－pattern／method－pattern 對(duì)應(yīng)的方法調(diào)用路徑，渲染和統(tǒng)計(jì)整個(gè)調(diào)用鏈路上的所有性能開(kāi)銷(xiāo)和追蹤調(diào)用鏈路。通常我們用這個(gè)方法可以看到整個(gè)調(diào)用路徑的耗時(shí)，從而找出真正的性能瓶頸，幫助解決問(wèn)題。

trace com．primeton．dgp．a(chǎn)ssets．controller．DsResourcePoolController getResourcePool

tt

tt方法執(zhí)行數(shù)據(jù)的時(shí)空隧道，記錄下指定方法每次調(diào)用的入?yún)⒑头祷匦畔?，并能?duì)這些不同的時(shí)間下調(diào)用進(jìn)行觀測(cè)，使用方法如下：

tt －t com．primeton．dgp．a(chǎn)ssets．controller．DsResourcePoolController getResourcePool

執(zhí)行此命令后，arthas會(huì)記錄下指定方法的每次調(diào)用環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)，并打印一些相關(guān)的信息，如調(diào)用時(shí)長(zhǎng)、是否正常返回、是否拋出異常等。

顯示所有被記錄的調(diào)用列表

tt －l

重做一次調(diào)用。tt 命令由于保存了當(dāng)時(shí)調(diào)用的所有現(xiàn)場(chǎng)信息，所以我們可以自己主動(dòng)對(duì)一個(gè) INDEX 編號(hào)的時(shí)間片自主發(fā)起一次調(diào)用，從而解放你的溝通成本。此時(shí)你需要 －p 參數(shù)。通過(guò) －－replay－times 指定 調(diào)用次數(shù)，通過(guò) －－replay－interval 指定多次調(diào)用間隔（單位ms， 默認(rèn)1000ms）

tt －i 1001 －p －－replay－times 3 －－replay－interval 3000

jad

jad 命令將 JVM 中實(shí)際運(yùn)行的 class 的 byte code 反編譯成 java 代碼，便于你理解業(yè)務(wù)邏輯；反編譯出來(lái)的源碼是帶語(yǔ)法高亮的，閱讀更方便。當(dāng)我們看到某個(gè)方法的調(diào)用時(shí)長(zhǎng)明顯過(guò)長(zhǎng)，或者時(shí)空隧道中某方法拋出異常，這個(gè)時(shí)候就可以直接反編譯相關(guān)的方法，看看是否能找出原因。

其他

除了以上很常用的命令以外，arthas還有很多實(shí)用命令，大家可以參考官方文檔來(lái)使用

另外，每一個(gè)命令都支持－h(huán)elp參數(shù)，可以查看該命令的說(shuō)明、參數(shù)，甚至包括了使用例子，可以說(shuō)是非常貼心了

案例

案例1

我們準(zhǔn)備了一個(gè)簡(jiǎn)單的springboot應(yīng)用，應(yīng)用內(nèi)有一個(gè)Controller，返回一個(gè)字符串，代碼如下：

＠RestControllerpublic class DemoController ｛

＠GetMapping（value ＝ ＂／getDemo＂）public String getDemo（）｛return ＂demo 1＂； ｝｝

啟動(dòng)程序，訪問(wèn)剛剛準(zhǔn)備好的controller得到了下面的結(jié)果

接下來(lái)我們要嘗試在沒(méi)有源碼的情況下修改demo controller的返回值，并在不重啟應(yīng)用的情況下，使我們修改的返回值生效。

首先啟動(dòng)arthas并織入到剛才的demo，然后反編譯DemoController到臨時(shí)文件夾。

jad －－source－only com．example．a(chǎn)rthas．DemoController ＞ ／tmp／DemoController．java

接下來(lái)我們用vim修改反編譯出來(lái)的代碼

查詢加載原有DemoController類(lèi)的ClassLoader

sc －d com．example．a(chǎn)rthas．DemoController

重新編譯修改后的類(lèi)

mc －c 685f4c2e ／tmp／DemoController．java

重新加載修改后的類(lèi)

redefine －c 685f4c2e ／opt／arthas／demo／com／example／arthas／DemoController．class

此時(shí)，無(wú)需重啟應(yīng)用，我們重新訪問(wèn)剛才的controller，會(huì)發(fā)現(xiàn)返回結(jié)果已經(jīng)成功更改了。

案例2

某燃?xì)庀到y(tǒng)由于被眾多地區(qū)的燃?xì)夤舅褂茫园姹痉倍?，?jīng)歷過(guò)很多輪的測(cè)試，其中比較耗時(shí)的當(dāng)屬性能測(cè)試了。以往性能測(cè)試工作通常耗時(shí)很長(zhǎng)，主要是性能測(cè)試人員并不一定熟悉項(xiàng)目代碼，導(dǎo)致壓力測(cè)試出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候不容易找到問(wèn)題的所在。

在本次的表具接口的性能測(cè)試中，我們使用Arthas工具進(jìn)行故障的快速定位，大幅減少了性能測(cè)試的時(shí)間，達(dá)到了很好的效果。

本次壓力測(cè)試的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)并發(fā)達(dá)到一定數(shù)量的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)卡死，大量新的請(qǐng)求會(huì)超時(shí)。使用dashboard查看發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的大量線程處于block或者wating中。

使用trace命令，將壓力測(cè)試的方法進(jìn)行監(jiān)控，并保存到日志文件中，接著重新跑一輪壓力測(cè)試。

trace －n 150000 com．towngas．tcis．interfaces．nb．NbInfoServlet getService ＞＞ tt－2020－10－17－NbServlet－getService

監(jiān)控日志，當(dāng)用戶數(shù)達(dá)到500＋的時(shí)候果然發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題

繼續(xù)使用trace命令跟蹤，發(fā)現(xiàn)了可能出現(xiàn)問(wèn)題的方法

使用jad命令反編譯該代碼可以看到HttpClient并沒(méi)有被立即關(guān)閉，使用release的釋放后關(guān)閉通常沒(méi)有問(wèn)題，但是釋放資源有一個(gè)過(guò)程通常是180秒，所以如果短時(shí)間有大量接口調(diào)用，會(huì)導(dǎo)致打開(kāi)的socket連接數(shù)量超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定值。找到原因后問(wèn)題得以順利解決，壓力測(cè)試得以順利完成。

小結(jié)

本次的分享為大家介紹了Arthas的基本概念與基礎(chǔ)的使用方法。更為詳細(xì)的使用方法、命令的更多參數(shù)，還請(qǐng)查看Arthas的官方文檔。

關(guān)于作者：李云濤，普元高級(jí)開(kāi)發(fā)工程師，擅長(zhǎng)性能調(diào)優(yōu)、微服務(wù)、容器、消息隊(duì)列等技術(shù)。先后參與郵儲(chǔ)銀行Java開(kāi)發(fā)平臺(tái)、中移總ERP流程平臺(tái)、中煤信息技術(shù)中臺(tái)等平臺(tái)的的架構(gòu)設(shè)計(jì)與平臺(tái)研發(fā)工作。