【Java虚拟机】JVM诊断神器Arthas入门实操

1.Arthas简介快速入门

• 阿里开源的Java诊断工具，它可以在运行时对Java应用程序进行动态诊断和调试

• 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？

• github地址：https://github.com/alibaba/arthas

• 官网：https://arthas.aliyun.com/

• 版本：Arthas-3.6.7

• 环境说明

  • Arthas 支持 JDK 6+，支持 Linux/Mac/Windows，采用命令行交互模式，
  • 提供丰富的 Tab 自动补全功能，进一步方便进行问题的定位和诊断
  • 也支持浏览器直接访问对应的ip+端口，固定端口 8563
  • 默认情况下，arthas 只 listen 127.0.0.1，所以如果想从远程连接，使用 --target-ip参数指定 listen 的 IP

• 快速使用

  • 启动 java -jar arthas-boot.jar

  

  • 运行日志路径 ~/logs/arthas/arthas.log

  

• 退出 arthas

  • 如果只是退出当前的连接，其他客户端不受影响，可以用 quit或者exit命令
  • 目标进程上的 arthas 还会继续运行，端口保持开放，下次连接时执行java -jar arthas-boot.jar可以直接连接上
  • 如果想完全退出 arthas，可以执行stop命令

2.Arthas常用基础命令实战

• version - 输出当前目标 Java 进程所加载的 Arthas 版本号

• base64 - base64 编码转换，和 linux 里的 base64 命令类似

• cat - 打印文件内容，和 linux 里的 cat 命令类似

• cls - 清空当前屏幕区域

• echo - 打印参数，和 linux 里的 echo 命令类似

• grep - 匹配查找，和 linux 里的 grep 命令类似

• help - 查看命令帮助信息

• history - 打印命令历史

• keymap - Arthas 快捷键列表及自定义快捷键

• pwd - 返回当前的工作目录，和 linux 命令类似

• quit - 退出当前 Arthas 客户端，其他 Arthas 客户端不受影响

• reset - 重置增强类，将被 Arthas 增强过的类全部还原，Arthas 服务端关闭时会重置所有增强过的类

• session - 查看当前会话的信息

• stop - 关闭 Arthas 服务端，所有 Arthas 客户端全部退出

• tee - 复制标准输入到标准输出和指定的文件，和 linux 里的 tee 命令类似

3.Arthas常用JVM命令案例实战

（1）JVM相关的命令

• dashboard - 当前系统的实时数据面板
• heapdump - dump java heap, 类似 jmap 命令的 heap dump 功能
• jvm - 查看当前 JVM 的信息
• memory - 查看 JVM 的内存信息
• ognl - 执行 ognl 表达式
• perfcounter - 查看当前 JVM 的 Perf Counter 信息
• sysenv - 查看 JVM 的环境变量
• sysprop - 查看和修改 JVM 的系统属性
• thread - 查看当前 JVM 的线程堆栈信息
• vmoption - 查看和修改 JVM 里诊断相关的 option

（2）dashboard - 当前系统的实时数据面板

• 整体大面板

• 顶部-线程的基本信息

• 中部-堆内存的使用情况

• 底部-操作系统信息，JDK版本

（3）thead - 查看当前 JVM 的线程堆栈信息

• 常用参数

  • –all ：显示所有匹配的线程，默认就是第一页线程信息

  

  • -i：设置cpu统计时的采样间隔，单位为毫秒 thread -i 2000

  

  • [ id ]：查看指定ID的线程堆栈 thread 54

  

  • -n ：查看CPU使用率最高的TopN个线程, 如果值为-1表示显示所有线程 thread -n 3

  

  • -b ：展示阻塞线程 thread -b

  

  • –state : 根据线程状态筛选线程 thread --state TIMED_WAITING
    • 状态类型：NEW, RUNNABLE, TIMED_WAITING, WAITING, BLOCKED,TERMINATED

  

（4）heapdump - 类似 jmap 命令的 heap dump 功能

• 生成堆栈快照 heapdump /Users/mac/Desktop/heapdump.hprof
  

（5）jvm - 查看当前 JVM 的信息

（6）sysenv - 查看 JVM 的环境变量

（7）sysprop - 查看和修改 JVM 的系统属性

• 查看所有属性：sysprop

• 查看单个属性：sysprop java.version

• 修改某个属性：sysprop user.country CN

（8）sc - 查看 JVM 已加载的类信息

• -d 详情，-f 类属性输出
• sc -d -f com.lixiang.controller.SpringTestController

（9）sm - 查看已加载类的方法信息

• sm -d com.lixiang.controller.SpringTestController

（10）jad - 反编译指定已加载类的源码

• 反编译整个类 jad com.lixiang.SpringTestApplication

• 通过--source-only选项，可以只打印源代码

• 应用场景
  • 查看某个类的业务逻辑，方法逻辑
  • 查看本地修改的代码是否线上成功生效

4.Arthas方法诊断命令案例实战

（1）monitor - 方法执行监控

• 非实时响应，需要对应的方法有被调用才行，所以需要触发web接口请求
• 监视一个时间段中指定方法的执行次数，成功次数，失败次数，耗时等这些信息
• monitor -c 2 com.lixiang.controller.SpringTestController query

（2）stack - 输出当前方法被调用的调用路径, 一个方法被执行的路径非常多，不知道这个方法是从那里被执行，就可以采用

• 案例 stack com.lixiang.controller.SpringTestController query

（3）trace - 方法内部调用,输出方法路径上的每个节点上耗时, 定位因 RT 高导致的性能问题

• 每次只能跟踪一级方法的调用链路

• 案例输出全部方法 trace com.lixiang.controller.SpringTestController *

  • ts: 时间戳，表示日志记录的时间，该字段的值为2023年3月26日下午5点48分46秒。
  • thread_name: 线程名称，表示当前执行该日志记录的线程名称，该字段的值为http-nio-8080-exec-10。
  • id: 线程ID，表示当前执行该日志记录的线程ID，该字段的值为20。
  • is_daemon: 是否为守护线程，该字段的值为true，表示该线程是守护线程。
  • priority: 线程优先级，该字段的值为5，表示该线程的优先级为5。
  • TCCL: 线程上下文类加载器，表示当前线程的上下文类加载器为TomcatEmbeddedWebappClassLoader。

• 默认情况下，trace不会包含jdk里的函数调用，如果希望trace jdk里的函数， 需要显式设置–skipJDKMethod false
• 即 trace --skipJDKMethod false com.lixiang.controller.SpringTestController *

（4）watch - 方法执行数据观测

• 应用场景：查看方法调用栈，参数入参，返回值等调试
• 默认的 观察表达式，默认值是{params, target, returnObj}
• 也可以指定观察返回值 watch com.lixiang.controller.SpringTestController * {params,returnObj}

• 展开里面具体的值 -x 参数表示遍历深度，可以调整来打印具体的参数和结果内容，默认值是 1, 最大是4。

• watch com.lixiang.controller.SpringTestController * {params,returnObj} -x 4

5.Arthas在线调试案例实战

• 生产环境运行了java程序，需要在线调试，在不重启JVM程序，动态调整，打印参数或修改方法内部逻辑。
• 步骤以及环境准备

• 第一步：jad 把字节码文件反编译成源代码

• 第二步：mc 在内存中把源代码编译成字节码文件

• 第三步：redefine 把新生成的字节码文件在内存中执行