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相信很多人都有這樣一種感受，自己寫的代碼在開發、測試環境跑的穩得一筆，可一到線上就抽風，不是缺這個就是少那個反正就是一頓報錯，而線上調試代碼又很麻煩，讓人頭疼得很。不過, 阿里巴巴出了一款名叫Arthas的工具，可以在線分析診斷Java代碼，讓人眼前一亮。

Arthas 是什么?

Arthas(阿爾薩斯) 是阿里開源的一個Java在線分析診斷工具。

Arthas 能解決啥問題？

在日常開發上線過程中，我們多多少少都會遇到下邊這些問題，苦于無法在線調試，「只能通過老鳥的經驗來硬分析bug，效率上不去還總開口問別人答疑解惑，多少有些不好意思」。

• 這個類從哪個 jar 包加載的？為什么會報各種類相關的 Exception？
• 我改的代碼為什么沒有執行到？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布嗎？
• 線上遇到某個用戶的數據處理有問題，但線上同樣無法 debug，線下無法重現！
• 是否有一個全局視角來查看系統的運行狀況？
• 有什么辦法可以監控到JVM的實時運行狀態？
• 線上代碼有錯誤，不想重新發布？那能不能改class文件替換一下？

Arthas兩種安裝、啟動方式

1、jar包啟動

wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar 
 
java -jar arthas-boot.jar --target-ip 0.0.0.0 

首先想用arthas調試項目，服務器必須要有運行著的Java服務，demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar就是我啟動的測試項目，啟動arthas后它會自動檢測本地所有的Java服務列出來，我們只需按照序號輸入想要調試的項目即可，選1進入對應進程的arthas交互平臺

[root@iz2zehzeir87zi8q99krk1z data]# java -jar arthas-boot.jar --target-ip 172.17.72.201 
[INFO] arthas-boot version: 3.1.0 
[INFO] Found existing java process, please choose one and hit RETURN. 
* [1]: 28679 demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar 

2、在線安裝

curl -L https://alibaba.github.io/arthas/install.sh | sh 

執行上面的命令會在所在的文件中生成as.sh執行文件

啟動arthas

./as.sh PID #進程id 指定JAVA進程id 
./as.sh -h #h來獲取更多參數信息 
 
3、遠程連接： 

「要想使用arthas服務的 web console必須對外暴露本機ip」

java -jar arthas-boot.jar --target-ip 172.17.72.201 
java -jar arthas-boot.jar --telnet-port 9999 --http-port -1 

./as.sh --target-ip 0.0.0.0 
./as.sh --telnet-port 9999 --http-port -1 

訪問arthas控制臺也有兩種方法

「(1)、web console 界面」

「重點說明」：--target-ip 的ip 一定要是arthas所在機器對外暴露的ip，「但如果用的是阿里云機器必須要使用私有ip啟動arthas服務，但訪問必須是公網IP」

「(2)、telnet方式」

telnet 10.0.2.5 8563 

訪問 http://59.110.218.9:8563/ ，進入交互平臺

Arthas 命令使用

1、Dashboard 命令

查看當前系統的實時數據面板，例如：服務器thread信息、內存memory、GC回收等情況

2、Thread（線程監控）

$ thread -n 3 
"as-command-execute-daemon" Id=57 cpuUsage=72% RUNNABLE 
at sun.management.ThreadImpl.dumpThreads0(Native Method) 
at sun.management.ThreadImpl.getThreadInfo(ThreadImpl.java:448) 
at com.taobao.arthas.core.command.monitor200.ThreadCommand.processTopBusyThreads(ThreadCommand.java:133) 
at com.taobao.arthas.core.command.monitor200.ThreadCommand.process(ThreadCommand.java:79) 
at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl.process(AnnotatedCommandImpl.java:82) 
at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl.access$100(AnnotatedCommandImpl.java:18) 
at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl$ProcessHandler.handle(AnnotatedCommandImpl.java:111) 
at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl$ProcessHandler.handle(AnnotatedCommandImpl.java:108) 
at com.taobao.arthas.core.shell.system.impl.ProcessImpl$CommandProcessTask.run(ProcessImpl.java:370) 
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149) 
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624) 
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) 
 
Number of locked synchronizers = 1  
- java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker@a2f70c7 

「可以看到這個線程是被synchroned關鍵字鎖導致的阻塞」 ，目前只支持找出synchronized關鍵字阻塞住的線程， 如果是java.util.concurrent.Lock， 目前還不支持。

Number of locked synchronizers = 1 
- java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker@a2f70c7 
thread -n 3 #當前最忙的前N個線程 
thread -b, ##找出當前阻塞其他線程的線程 
thread -n 3 -i 1000 #間隔一定時間后展示 

「重點學習」：thread -b, ##「找出當前阻塞其他線程的線程」

3、JVM （jvm實時運行狀態，內存使用情況等）

$ jvm 
RUNTIME  
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
MACHINE-NAME 28679@iz2zehzeir87zi8q99krk1z  
JVM-START-TIME 2019-03-28 17:32:16  
MANAGEMENT-SPEC-VERSION 1.2  
SPEC-NAME Java Virtual Machine Specification  
SPEC-VENDOR Oracle Corporation  
SPEC-VERSION 1.8  
VM-NAME Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM  
VM-VENDOR Oracle Corporation  
VM-VERSION 25.191-b12  
INPUT-ARGUMENTS []  
CLASS-PATH demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar  
BOOT-CLASS-PATH /usr/local/jdk/jre/lib/resources.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/rt.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/sunrsasign.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/jsse.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/jce.jar  
:/usr/local/jdk/jre/lib/charsets.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/jfr.jar:/usr/local/jdk/jre/classes  
LIBRARY-PATH /usr/java/packages/lib/amd64:/usr/lib64:/lib64:/lib:/usr/lib  

4、trace (當前方法內部調用路徑，路徑上每個節點的耗時)

$ trace #類名 #方法名  

對于執行耗時相對較長的方法，調用鏈路耗時屬性會高亮顯示方便排查

參數 -j 可以過濾jdk的函數 trace -j com.example.demo.controller index2 參數 #cost 可以按執行耗時毫秒ms過濾 trace -j com.example.demo.controller index2 ’#cost >10‘

5、watch

當前方法執行數據觀測，能觀察到的范圍為：返回值、拋出異常、入參

$ trace #類名 #方法名 "{params,target,returnObj，throwExp }"  

OGNL 表達式 {params,target,returnObj，throwExp } 

throwExp：異常 params ：入參（數組），單個參數params【0】 returnObj：返回值

$ watch com.example.demo.controller index2 "{params,target,returnObj}" -x 5 
Press Q or Ctrl+C to abort. 
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 81 ms. 
ts=2019-03-29 14:24:14; [cost=1000.746582ms] result=@ArrayList[ 
@Object[][ 
@String[辛志富], 
], 
@controller[ 
], 
@String[index2], 
] 

6、stack

當前方法被調用的路徑，顯示當前方法被那些方法調用

public static String uuidOne() { 
return uuidTwo(); 
} 
public static String uuidTwo() { 
return UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", ""); 
} 

$ stack com.example.demo.controller uuidTwo 
Press Q or Ctrl+C to abort. 
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 58 ms. 
ts=2019-03-29 14:38:19;thread_name=http-nio-8888-exec-5;id=13;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@525b461a 
@com.example.demo.controller.uuidOne() 
at com.example.demo.controller.index2(controller.java:31) 
at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor36.invoke(null:-1) 
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43) 

7、monitor 命令

監控類、方法的調用進行監控，調用次數、成功次數、失敗次數、平均響應時長、失敗率等

$ monitor -c 4 com.example.demo.controller uuidTwo 
Press Q or Ctrl+C to abort. 
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 56 ms. 
timestamp class method total success fail avg-rt(ms) fail-rate  
--------------------------------------------------------------------------------------------------------  
2019-03-29 14:55:40 com.example.demo.controller uuidTwo 7 7 0 0.18 0.00%  

8、classloader 命令

將JVM中所有的類加載器統計出來，樹狀展示

$ classloader #每種classloader加載類的個樹 
name numberOfInstances loadedCountTotal  
org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader 1 4463  
com.taobao.arthas.agent.ArthasClassloader 2 3631  
BootstrapClassLoader 1 2961  
java.net.FactoryURLClassLoader 1 835  
sun.misc.Launcher$AppClassLoader 1 46  
sun.reflect.DelegatingClassLoader 41 41  
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 1 25  
Affect(row-cnt:7) cost in 7 ms. 
$ classloader -t # 類加載器間的層級關系 
+-BootstrapClassLoader  
+-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1959f618  
+-com.taobao.arthas.agent.ArthasClassloader@5fc476c6  
+-com.taobao.arthas.agent.ArthasClassloader@5017e14b  
+-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@5c647e05  
+-java.net.FactoryURLClassLoader@4ad317f0  
+-org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader@20ad9418  
Affect(row-cnt:7) cost in 5 ms 

線上代碼熱更新（動態修改上線項目代碼）

手動在代碼中拋異常，「不停機不重新發包的情況下，修改線上代碼」

啟動服務也達到我們預期異常

「替換代碼的流程：」

1、jad命令 將需要更改的文件先進行反編譯，保存下來 ，編譯器修改

$ jad --source--only com.example.demo.DemoApplication > /data/DemoApplication.java 

在這里插入圖片描述

修改完以后需要將類重新加載到JVM

2、SC命令 查找當前類是哪個classLoader加載的

$ sc -d *DemoApplication | grep classLoader 
classLoaderHash 20ad9418 #類加載器 編號    

3、MC命令 用指定的classloader重新將類在內存中編譯

$ mc -c 20ad9418 /data/DemoApplication.java -d /data  
Memory compiler output: 
/data/com/example/demo/DemoApplication.class 

4、redefine命令 將編譯后的類加載到JVM

上邊編譯后的.class文件地址

$ redefine /data/com/example/demo/DemoApplication.class  
redefine success, size: 1 

「文件替換后我們再次訪問一下程序，發現異常沒有了程序已經是我們修改正確后的，class文件替換成功」

總結

這樣我們就用arthas現實了不停機、不發包替換了生產環境的Java代碼，功能確實比較強大，本文只揭開了arthas強大功能的冰山一角，后續將出更詳細的文章，方便大家一起學習。

越懶越勤快

arthas的整體功能雖然很強大，但命令行的輸入方式讓我頭疼不已，歲數大了記憶力真的下降嚴重，而且作為一個賊 TM 懶的程序員，讓我去記住如此多的命令和參數，簡直是要了老命。又一次因為懶讓我勤快起來，我決定做個arthas命令可視化平臺。

「設計初衷」：設計這個平臺的初衷很簡單，就是讓程序員們把更多的精力放在問題的排查上，而不是記那么多枯燥無趣的命令。本身我也不是一個愿意死記硬背的人，覺得腦子里還是應該多放一些有趣、有意義的東西。可能在用慣了命令行的大佬眼里，這個功能比較雞肋，甚至有點多余，但畢竟像我這樣平凡的人更多一些，每天還陷入在重復的工作當中，工作量能減一點就多輕松一點嘛。