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什么是Arthas

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

在日常開發(fā)中，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用的某個接口響應(yīng)比較慢，這個時候想想要分析一下原因，找到代碼中耗時的部分，比較容易想到的是在接口鏈路的 IO 操作上下游打印時間日志，再根據(jù)幾個時間點的日志算出耗時長的 IO 操作。這種方式?jīng)]有問題，但是加日志需要發(fā)布，既繁瑣又低效，這個時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，還可以打印調(diào)用棧、方法入?yún)⒓胺祷?，類加載情況，線程池狀態(tài)，系統(tǒng)參數(shù)等等，其實現(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，對服務(wù)進(jìn)程沒有侵入性，因此可以放心使用。

Arthas能解決什么問題？

從我個人的使用經(jīng)驗來看，Arthas至少幫我解決了以下幾個問題：

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

反編譯某個類，查看線上的代碼是否與本地代碼一致，避免沒有提交代碼而導(dǎo)致的問題。

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

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

快速開始

下載并啟動arthas

輸入以下命令啟動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，回車后Arthas會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

下面簡要為大家介紹一下Arthas常用的幾個命令。

dashboard

使用dashboard命令會顯示以下信息：

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)、總花費時間，F(xiàn)GC的次數(shù)、總花費時間。

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)行時長等。

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

有時候我們不太方便進(jìn)行本地調(diào)試，這個時候可以使用watch監(jiān)控某個方法，然后點擊相關(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，控制臺會hold在被監(jiān)控的方法上，此時再次點擊頁面上的按鈕，控制臺就會打印此次的調(diào)用結(jié)果。

trace

trace 命令能主動搜索 class－pattern／method－pattern 對應(yīng)的方法調(diào)用路徑，渲染和統(tǒng)計整個調(diào)用鏈路上的所有性能開銷和追蹤調(diào)用鏈路。通常我們用這個方法可以看到整個調(diào)用路徑的耗時，從而找出真正的性能瓶頸，幫助解決問題。

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

tt

tt方法執(zhí)行數(shù)據(jù)的時空隧道，記錄下指定方法每次調(diào)用的入?yún)⒑头祷匦畔ⅲ⒛軐@些不同的時間下調(diào)用進(jìn)行觀測，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會記錄下指定方法的每次調(diào)用環(huán)境現(xiàn)場，并打印一些相關(guān)的信息，如調(diào)用時長、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)時調(diào)用的所有現(xiàn)場信息，所以我們可以自己主動對一個 INDEX 編號的時間片自主發(fā)起一次調(diào)用，從而解放你的溝通成本。此時你需要 －p 參數(shù)。通過 －－replay－times 指定 調(diào)用次數(shù)，通過 －－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；反編譯出來的源碼是帶語法高亮的，閱讀更方便。當(dāng)我們看到某個方法的調(diào)用時長明顯過長，或者時空隧道中某方法拋出異常，這個時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還有很多實用命令，大家可以參考官方文檔來使用

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

案例

案例1

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

＠RestControllerpublic class DemoController ｛

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

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

接下來我們要嘗試在沒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arthas并織入到剛才的demo，然后反編譯DemoController到臨時文件夾。

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

接下來我們用vim修改反編譯出來的代碼

查詢加載原有DemoController類的ClassLoader

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

重新編譯修改后的類

mc －c 685f4c2e ／tmp／DemoController．java

重新加載修改后的類

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

此時，無需重啟應(yīng)用，我們重新訪問剛才的controller，會發(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?，所以版本繁多，?jīng)歷過很多輪的測試，其中比較耗時的當(dāng)屬性能測試了。以往性能測試工作通常耗時很長，主要是性能測試人員并不一定熟悉項目代碼，導(dǎo)致壓力測試出現(xiàn)問題的時候不容易找到問題的所在。

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

本次壓力測試的過程中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)并發(fā)達(dá)到一定數(shù)量的時候系統(tǒng)會卡死，大量新的請求會超時。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＋的時候果然發(fā)現(xiàn)了問題

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

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

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)，還請查看Arthas的官方文檔。

關(guān)于作者：李云濤，普元高級開發(fā)工程師，擅長性能調(diào)優(yōu)、微服務(wù)、容器、消息隊列等技術(shù)。先后參與郵儲銀行Java開發(fā)平臺、中移總ERP流程平臺、中煤信息技術(shù)中臺等平臺的的架構(gòu)設(shè)計與平臺研發(fā)工作。