阿里開源Java診斷工具神器使用及場景詳解

更新時間：2023年01月06日 10:24:10 作者：程序員大彬

這篇文章主要為大家介紹了阿里開源Java診斷工具神器使用及場景詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

簡介

Arthas 是Alibaba開源的Java診斷工具，動態(tài)跟蹤Java代碼；實時監(jiān)控JVM狀態(tài)，可以在不中斷程序執(zhí)行的情況下輕松完成JVM相關(guān)問題排查工作。支持JDK 6+，支持Linux/Mac/Windows。這個工具真的很好用，而且入門超簡單，十分推薦。

使用場景

這個類從哪個 jar 包加載的？為什么會報各種類相關(guān)的 Exception？
我改的代碼為什么沒有執(zhí)行到？難道是我沒 commit？分支搞錯了？
遇到問題無法在線上 debug，難道只能通過加日志再重新發(fā)布嗎？
線上遇到某個用戶的數(shù)據(jù)處理有問題，但線上同樣無法 debug，線下無法重現(xiàn)！
是否有一個全局視角來查看系統(tǒng)的運(yùn)行狀況？
有什么辦法可以監(jiān)控到JVM的實時運(yùn)行狀態(tài)？接下來，圍繞這6個問題，學(xué)習(xí)下Arthas的基本用法。

安裝

執(zhí)行下面命令下載

wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar

用java -jar的方式啟動

java -jar arthas-boot.jar
?
[INFO] Found existing java process, please choose one and hit RETURN.
* [1]: 79952 cn.test.MobileApplication
  [2]: 93872 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher

然后輸入數(shù)字，選擇你想要監(jiān)聽的應(yīng)用，回車即可

常用命令

查詢arthas版本

[arthas@79952]$ version
3.1.4

1、stack

輸出當(dāng)前方法被調(diào)用的調(diào)用路徑

很多時候我們都知道一個方法被執(zhí)行，但是有很多地方調(diào)用了它，你并不知道是誰調(diào)用了它，此時你需要的是 stack 命令。

參數(shù)名稱	參數(shù)說明
class-pattern	類名表達(dá)式匹配
method-pattern	方法名表達(dá)式匹配

[arthas@79952]$ stack com.baomidou.mybatisplus.extension.service.IService getOne
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:202 , method-cnt:209) cost in 10761 ms.
ts=2019-11-13 11:49:13;thread_name=http-nio-8801-exec-6;id=2d;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@a6c54c3
    @com.baomidou.mybatisplus.extension.service.impl.ServiceImpl.getOne()
        at com.baomidou.mybatisplus.extension.service.IService.getOne(IService.java:230)
        ...... ......
        at cn.test.mobile.controller.order.OrderController.getOrderInfo(OrderController.java:500)

可以看到OrderController.java的第500行調(diào)用了這個getOne接口。

注意這個命令需要調(diào)用后才會觸發(fā)日志，相似的還有watch、trace等

2、jad

反編譯指定已加載類的源碼

有時候，版本發(fā)布后，代碼竟然沒有執(zhí)行，代碼是最新的嗎，這時可以使用jad反編譯相應(yīng)的class。

jad cn.test.mobile.controller.order.OrderController

僅編譯指定的方法

jad cn.test.mobile.controller.order.OrderController getOrderInfo
?
ClassLoader:
@RequestMapping(value={"getOrderInfo"}, method={RequestMethod.POST})
public Object getOrderInfo(HttpServletRequest request, @RequestBody Map map) {
 &nbsp;  ResponseVo responseVo = new ResponseVo();
 &nbsp;  ... ... ...  ...

3、sc

“Search-Class” 的簡寫，查看JVM已加載的類信息有的時候，你只記得類的部分關(guān)鍵詞，你可以用sc獲取完整名稱當(dāng)你碰到這個錯的時候“ClassNotFoundException”或者“ClassDefNotFoundException”，你可以用這個命令驗證下

參數(shù)名稱	參數(shù)說明
class-pattern	類名表達(dá)式匹配
method-pattern	方法名表達(dá)式匹配
[d]	輸出當(dāng)前類的詳細(xì)信息，包括這個類所加載的原始文件來源、類的聲明、加載的ClassLoader等詳細(xì)信息。如果一個類被多個ClassLoader所加載，則會出現(xiàn)多次

模糊搜索

sc *OrderController*
cn.test.mobile.controller.order.OrderController

打印類的詳細(xì)信息 sc -d

sc -d cn.test.mobile.controller.order.OrderController
?
 class-info        cn.test.mobile.controller.order.OrderController
 code-source       /F:/IDEA-WORKSPACE-TEST-qyb/trunk/BE/mobile/target/classes/
 name              cn.test.mobile.controller.order.OrderController
 isInterface       false
 isAnnotation      false
 isEnum            false
 isAnonymousClass  false
 isArray           false
 isLocalClass      false
 isMemberClass     false
 isPrimitive       false
 isSynthetic       false
 simple-name       OrderController
 modifier          public
 annotation        org.springframework.web.bind.annotation.RestController,org.springframework.web.bind.annotation.Requ
                   estMapping
 interfaces
 super-class       +-cn.test.mobile.controller.BaseController
                     +-java.lang.Object
 class-loader      +-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
                     +-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@480bdb19
 classLoaderHash   18b4aac2

與之相應(yīng)的還有sm( “Search-Method” )，查看已加載類的方法信息

查看String里的方法

sm java.lang.String
java.lang.String <init>([BII)V
java.lang.String <init>([BLjava/nio/charset/Charset;)V
java.lang.String <init>([BLjava/lang/String;)V
java.lang.String <init>([BIILjava/nio/charset/Charset;)V
java.lang.String <init>([BIILjava/lang/String;)V
... ... ... ...

查看String中toString的詳細(xì)信息

sm -d java.lang.String toString
declaring-class  java.lang.String
 method-name      toString
 modifier         public
 annotation
 parameters
 return           java.lang.String
 exceptions
 classLoaderHash  null

4、watch

可以監(jiān)測一個方法的入?yún)⒑头祷刂?/p>

有些問題線上會出現(xiàn)，本地重現(xiàn)不了，這時這個命令就有用了

參數(shù)名稱	參數(shù)說明
class-pattern	類名表達(dá)式匹配
method-pattern	方法名表達(dá)式匹配
express	觀察表達(dá)式
condition-express	條件表達(dá)式
[b]	在方法調(diào)用之前觀察
[e]	在方法異常之后觀察
[s]	在方法返回之后觀察
[f]	在方法結(jié)束之后(正常返回和異常返回)觀察，默認(rèn)選項
[E]	開啟正則表達(dá)式匹配，默認(rèn)為通配符匹配
[x:]	指定輸出結(jié)果的屬性遍歷深度，默認(rèn)為 1

觀察getOrderInfo的出參和返回值，出參就是方法結(jié)束后的入?yún)?/p>

watch cn.test.mobile.controller.order.OrderController getOrderInfo "{params,returnObj}" -x 2
?
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 456 ms.
ts=2019-11-13 15:30:18; [cost=18.48307ms] result=@ArrayList[
    @Object[][  # 這個就是出參，params
        @RequestFacade[org.apache.catalina.connector.RequestFacade@1d81dbd7],
        @LinkedHashMap[isEmpty=false;size=2], # 把遍歷深度x改為3就可以查看map里的值了
    ],
    @ResponseVo[ # 這個就是返回值 returnObj
        log=@Logger[Logger[cn.test.db.common.vo.ResponseVo]],
        success=@Boolean[true],
        message=@String[Ok],
        count=@Integer[0],
        code=@Integer[1000],
        data=@HashMap[isEmpty=false;size=1],
    ],
]

觀察getOrderInfo的入?yún)⒑头祷刂?/p>

watch cn.test.mobile.controller.order.OrderController getOrderInfo "{params,returnObj}" -x 3 -b
?
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 93 ms.
ts=2019-11-13 15:37:38; [cost=0.012479ms] result=@ArrayList[
    @Object[][
        @RequestFacade[
            request=@Request[org.apache.catalina.connector.Request@d04e652],
            sm=@StringManager[org.apache.tomcat.util.res.StringManager@7ae7a97b],
        ],
        @LinkedHashMap[
            @String[payNo]:@String[190911173713755288],
            @String[catalogId]:@String[6],
        ],
    ],
    null,# -b是方法調(diào)用之前觀察，所以還沒有返回值
]

如果需要捕捉異常的話，使用throwExp，如{params,returnObj,throwExp}

5、trace

輸出方法內(nèi)部調(diào)用路徑，和路徑上每個節(jié)點(diǎn)的耗時

可以通過這個命令，查看哪些方法耗性能，從而找出導(dǎo)致性能缺陷的代碼，這個耗時還包含了arthas執(zhí)行的時間哦。

參數(shù)名稱	參數(shù)說明
class-pattern	類名表達(dá)式匹配
method-pattern	方法名表達(dá)式匹配
condition-express	條件表達(dá)式
[E]	開啟正則表達(dá)式匹配，默認(rèn)為通配符匹配
[n:]	命令執(zhí)行次數(shù)
#cost	方法執(zhí)行耗時

輸出getOrderInfo的調(diào)用路徑

trace -j cn.test.mobile.controller.order.OrderController getOrderInfo
?
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 92 ms.
---ts=2019-11-13 15:46:59;thread_name=http-nio-8801-exec-4;id=2b;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@a6c54c3
    ---[15.509011ms] cn.test.mobile.controller.order.OrderController:getOrderInfo()
        +---[0.03584ms] cn.test.db.common.vo.ResponseVo:<init>() #472
        +---[0.00992ms] java.util.HashMap:<init>() #473
        +---[0.02176ms] cn.test.mobile.controller.order.OrderController:getUserInfo() #478
        +---[0.024ms] java.util.Map:get() #483
        +---[0.00896ms] java.lang.Object:toString() #483
        +---[0.00864ms] java.lang.Integer:parseInt() #483
        +---[0.019199ms] com.baomidou.mybatisplus.core.conditions.query.QueryWrapper:<init>() #500
        +---[0.135679ms] com.baomidou.mybatisplus.core.conditions.query.QueryWrapper:allEq() #500
        +---[12.476072ms] cn.test.db.service.IOrderMediaService:getOne() #500
        +---[0.0128ms] java.util.HashMap:put() #501
        +---[0.443517ms] cn.test.db.common.vo.ResponseVo:setSuccess() #503
        `---[0.03488ms] java.util.Map:put() #504

輸出getOrderInfo的調(diào)用路徑，且cost大于10ms，-j是指過濾掉jdk中的方法，可以看到輸出少了很多

trace -j cn.test.mobile.controller.order.OrderController getOrderInfo '#cost > 10'
?
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 96 ms.
---ts=2019-11-13 15:53:42;thread_name=http-nio-8801-exec-2;id=29;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@a6c54c3
    ---[13.803743ms] cn.test.mobile.controller.order.OrderController:getOrderInfo()
        +---[0.01312ms] cn.test.db.common.vo.ResponseVo:<init>() #472
        +---[0.01408ms] cn.test.mobile.controller.order.OrderController:getUserInfo() #478
        +---[0.0128ms] com.baomidou.mybatisplus.core.conditions.query.QueryWrapper:<init>() #500
        +---[0.303998ms] com.baomidou.mybatisplus.core.conditions.query.QueryWrapper:allEq() #500
        +---[12.675431ms] cn.test.db.service.IOrderMediaService:getOne() #500
        `---[0.409917ms] cn.test.db.common.vo.ResponseVo:setSuccess() #503

6、jobs

執(zhí)行后臺異步任務(wù)

線上有些問題是偶然發(fā)生的，這時就需要使用異步任務(wù)，把信息寫入文件。

使用 & 指定命令去后臺運(yùn)行，使用 > 將結(jié)果重寫到日志文件，以trace為例

trace -j cn.test.mobile.controller.order.OrderController getOrderInfo > test.out &

jobs——列出所有job

 jobs
[76]*  
       Running           trace -j cn.test.mobile.controller.order.OrderController getOrderInfo >> test.out &
       execution count : 0
       start time      : Wed Nov 13 16:13:23 CST 2019
       timeout date    : Thu Nov 14 16:13:23 CST 2019
       session         : f4fba846-e90b-4234-959e-e78ad0a5db8c (current)

job id是76, * 表示此job是當(dāng)前session創(chuàng)建，狀態(tài)是Running，execution count是執(zhí)行次數(shù)，timeout date是超時時間

異步執(zhí)行時間，默認(rèn)為1天，如果要修改，使用options命令,

options job-timeout 2d

options可選參數(shù) 1d, 2h, 3m, 25s，分別代表天、小時、分、秒

kill——強(qiáng)制終止任務(wù)

kill 76
kill job 76 success

最多同時支持8個命令使用重定向?qū)⒔Y(jié)果寫日志

請勿同時開啟過多的后臺異步命令，以免對目標(biāo)JVM性能造成影響

7、logger

查看logger信息，更新logger level

查看

logger
 name                ROOT
 class               ch.qos.logback.classic.Logger
 classLoader         sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
 classLoaderHash     18b4aac2 #改日志級別時要用到它
 level               INFO
 effectiveLevel      INFO
 ... ... ... ...

更新日志級別

logger --name ROOT --level debug
update logger level success.

如果執(zhí)行這個命令時出錯：update logger level fail.

指定classLoaderHash重試一下試試

logger -c 18b4aac2 --name ROOT --level debug
update logger level success.

8、dashboard

查看當(dāng)前系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)面板這個命令可以全局的查看jvm運(yùn)行狀態(tài)，比如內(nèi)存和cpu占用情況

dashboard
ID        NAME                          GROUP               PRIORITY STATE     %CPU      TIME      INTERRUPT DAEMON
17        Abandoned connection cleanup  main                5        TIMED_WAI 0         0:0       false     true
1009      AsyncAppender-Worker-arthas-c system              5        WAITING   0         0:0       false     true
5         Attach Listener               system              5        RUNNABLE  0         0:0       false     true
23        ContainerBackgroundProcessor[ main                5        TIMED_WAI 0         0:0       false     true
55        DestroyJavaVM                 main                5        RUNNABLE  0         0:11      false     false
3         Finalizer                     system              8        WAITING   0         0:0       false     true
18        HikariPool-1 housekeeper      main                5        TIMED_WAI 0         0:0       false     true
39        NioBlockingSelector.BlockPoll main                5        RUNNABLE  0         0:0       false     true
2         Reference Handler             system              10       WAITING   0         0:0       false     true
4         Signal Dispatcher             system              9        RUNNABLE  0         0:0       false     true
69        System Clock                  main                5        TIMED_WAI 0         0:34      false     true
25        Thread-2                      main                5        TIMED_WAI 0         0:0       false     false
37        Timer-0                       main                5        TIMED_WAI 0         0:0       false     true
Memory                    used    total    max     usage    GC
heap                      216M    415M     3614M   5.99%    gc.ps_scavenge.count          96
ps_eden_space             36M     78M      1276M   2.90%    gc.ps_scavenge.time(ms)       3054
ps_survivor_space         17M     38M      38M     46.53%   gc.ps_marksweep.count         4
ps_old_gen                161M    298M     2711M   5.97%    gc.ps_marksweep.time(ms)      804
nonheap                   175M    180M     -1      97.09%
code_cache                35M     35M      240M    14.85%

ID: Java級別的線程ID，注意這個ID不能跟jstack中的nativeID一一對應(yīng) 我們可以通過 thread id 查看線程的堆棧信息

thread 2
"Reference Handler" Id=2 WAITING on java.lang.ref.Reference$Lock@66ad4272
    at java.lang.Object.wait(Native Method)
    -  waiting on java.lang.ref.Reference$Lock@66ad4272
    at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
    at java.lang.ref.Reference.tryHandlePending(Reference.java:191)
    at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:153)

NAME: 線程名

GROUP: 線程組名

PRIORITY: 線程優(yōu)先級, 1~10之間的數(shù)字，越大表示優(yōu)先級越高

STATE: 線程的狀態(tài)

CPU%: 線程消耗的cpu占比，采樣100ms，將所有線程在這100ms內(nèi)的cpu使用量求和，再算出每個線程的cpu使用占比。

TIME: 線程運(yùn)行總時間，數(shù)據(jù)格式為分：秒

INTERRUPTED: 線程當(dāng)前的中斷位狀態(tài)

DAEMON: 是否是daemon線程

9、redefine

redefine jvm已加載的類，可以在不重啟項目的情況下，熱更新類。

這個功能真的很強(qiáng)大，但是命令不一定會成功

下面我們來模擬：假設(shè)我想修改OrderController里的某幾行代碼，然后熱更新至jvm：

a. 反編譯OrderController，默認(rèn)情況下，反編譯結(jié)果里會帶有ClassLoader信息，通過--source-only選項，可以只打印源代碼。方便和mc/redefine命令結(jié)合使用

jad --source-only cn.test.mobile.controller.order.OrderController > OrderController.java

生成的OrderController.java在哪呢，執(zhí)行pwd就知道在哪個目錄了

b. 查找加載OrderController的ClassLoader

sc -d cn.test.mobile.controller.order.OrderController | grep classLoaderHash
classLoaderHash &nbsp; 18b4aac2

c. 修改保存好OrderController.java之后，使用mc(Memory Compiler)命令來編譯成字節(jié)碼，并且通過-c參數(shù)指定ClassLoader

mc -c 18b4aac2 OrderController.java -d ./

d. 熱更新剛才修改后的代碼

redefine -c 18b4aac2 OrderController.class
redefine success, size: 1

然后代碼就更新成功了。

其他

如果java -jar選擇啟動某個應(yīng)用的時候，報下面的錯

java -jar arthas-boot.jar
[INFO] arthas-boot version: 3.1.4
[INFO] Process 11544 already using port 3658
[INFO] Process 11544 already using port 8563
[INFO] Found existing java process, please choose one and hit RETURN.
* [1]: 11544
  [2]: 119504 cn.test.MobileApplication
  [3]: 136340 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
  [4]: 3068
2 #選擇第2個啟動
[ERROR] Target process 119504 is not the process using port 3658, you will connect to an unexpected process.
[ERROR] 1. Try to restart arthas-boot, select process 11544, shutdown it first with running the 'shutdown' command.
[ERROR] 2. Or try to use different telnet port, for example: java -jar arthas-boot.jar --telnet-port 9998 --http-port -1

注意提示[ERROR] 1，只需要進(jìn)入11544這個應(yīng)用，然后執(zhí)行shutdown關(guān)閉這個應(yīng)用就可以啟動了

Github地址：github.com/Tyson0314/j…

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阿里開源Java診斷工具神器使用及場景詳解

目錄

簡介

使用場景

安裝

常用命令

1、stack

2、jad

3、sc

與之相應(yīng)的還有sm( “Search-Method” )，查看已加載類的方法信息

4、watch

5、trace

6、jobs

7、logger

8、dashboard

9、redefine

其他

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阿里開源Java診斷工具神器使用及場景詳解

目錄

簡介

使用場景

安裝

常用命令

1、stack

2、jad

3、sc

與之相應(yīng)的還有sm( “Search-Method” )，查看已加載類的方法信息

4、watch

5、trace

6、jobs

7、logger

8、dashboard

9、redefine

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