三年經驗憑啥碾壓五年老鳥?全靠 Arthas 這手神操作!
兄弟們,咱們在江湖上混,誰不想成為那個讓人眼前一亮的高手呢?尤其是那些工作了 3 年的小伙伴,看著身邊工作 5 年的老鳥,心里多少有點小羨慕,想著啥時候能追上甚至超越他們。今天咱就來聊聊一個神器 ——Arthas,掌握了它,3 年經驗還真能在某些方面碾壓 5 年老鳥!
一、初識 Arthas:Java 開發者的瑞士軍刀
剛入行的時候,咱們要是碰到線上問題,那可真是抓耳撓腮。啥問題呢?比如說程序突然卡死了,或者接口響應慢得像蝸牛,又或者內存泄漏搞得服務器快撐不住了。這時候,老鳥們可能會用一些傳統的工具,像 JConsole、VisualVM 之類的,但是這些工具在面對復雜的線上環境時,有時候就有點力不從心了。
而 Arthas 呢,就像是 Java 開發者的一把瑞士軍刀,功能強大到讓人驚嘆。它是阿里巴巴開源的一款 Java 診斷工具,專門針對線上問題診斷而設計。不管是類加載問題、內存泄漏、方法調用追蹤,還是性能分析,它都能輕松搞定。而且,它不需要修改應用代碼,也不需要重啟應用,直接就能在生產環境中使用,這對于咱們來說簡直就是福音啊!
(一)安裝部署:簡單到讓人懷疑人生
你可別以為這么厲害的工具安裝部署會很復雜,那你就大錯特錯了。Arthas 的安裝簡直簡單到飛起。你只需要在服務器上下載一個 jar 包,然后用 java -jar 命令啟動就可以了。就這么簡單?沒錯,就是這么簡單!比如說,你在服務器的某個目錄下,執行wget https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar,然后java -jar arthas-boot.jar,接下來就會列出當前運行的 Java 進程,你選擇你要診斷的進程,回車,就進入 Arthas 的命令行界面了。就跟玩游戲一樣簡單,有沒有?
(二)命令行界面:麻雀雖小,五臟俱全
進入 Arthas 的命令行界面,你會發現它雖然看起來就是一個簡單的命令行窗口,但是功能可一點都不少。這里有各種命令,分類清晰,比如基礎命令、JVM 相關命令、類相關命令、方法相關命令、監控觀測命令、診斷命令等等。每個命令都有詳細的幫助信息,你只需要輸入命令加上--help,就能查看這個命令的用法和參數說明。比如說,你想查看dashboard命令的用法,就輸入dashboard --help,馬上就會顯示出這個命令的作用是顯示當前系統的實時數據面板,包括線程、內存、GC、CPU 等信息,以及各個參數的含義。
二、Arthas 神操作之:類加載問題診斷,讓老鳥刮目相看
在 Java 開發中,類加載問題是比較常見的,尤其是在使用了類加載器機制的框架中,比如 Spring Boot、Tomcat 等。類加載問題可能會導致各種奇怪的現象,比如類找不到、方法不存在、版本沖突等等。這時候,Arthas 的類相關命令就派上大用場了。
(一)查看類加載信息:一目了然
當你遇到類找不到的問題時,你可以用sc命令(search class)來搜索類的加載信息。比如說,你想查看com.example.UserService這個類是否被加載,以及它是被哪個類加載器加載的,你只需要輸入sc com.example.UserService,就會顯示出這個類的詳細信息,包括類名、加載器、加載位置、類的大小等等。如果這個類沒有被加載,它會提示找不到;如果被加載了,你就能清楚地看到它的加載情況。
還有一種情況,可能同一個類被多個類加載器加載了,這就會導致版本沖突的問題。這時候,你可以用sc -d com.example.UserService命令,來查看這個類的詳細加載信息,包括類加載器的 hash 值、類加載器的名稱等等。通過這些信息,你就能判斷是不是因為類加載器的問題導致的類沖突。
(二)查看類字節碼:追根溯源
有時候,你可能會懷疑自己修改的代碼沒有生效,或者想查看某個類在運行時的字節碼到底是什么樣的。這時候,Arthas 的jad命令(反編譯)就可以幫你解決這個問題。你只需要輸入jad com.example.UserService,就會將這個類的字節碼反編譯成 Java 代碼,顯示在命令行界面中。你可以對比你編寫的代碼和反編譯出來的代碼,看看是不是一致的,從而判斷是不是代碼沒有正確部署或者類加載有問題。
比如說,你在開發環境中修改了UserService類的一個方法,但是部署到生產環境后,發現效果不對。這時候,你用jad命令反編譯生產環境中的UserService類,看看是不是你修改后的代碼,如果不是,那就可能是部署過程中出現了問題,比如打包錯誤、部署的不是最新的包等等。
(三)重新加載類:無需重啟應用
如果發現類加載有問題,比如類的版本不對,這時候你可能需要重新加載類。傳統的做法是重啟應用,但是在生產環境中,重啟應用可是一件大事,可能會影響用戶的使用。而 Arthas 提供了redefine命令,可以在不重啟應用的情況下,重新加載指定的類。
你需要先將正確的類文件上傳到服務器上,然后使用redefine命令加載這個類文件。比如說,你上傳了UserService.class到/tmp目錄下,然后輸入redefine /tmp/UserService.class,Arthas 就會重新加載這個類,新的類定義會立即生效。不過需要注意的是,redefine命令有一些限制,比如不能修改類的方法簽名、不能新增或刪除方法等,但是對于一般的代碼修復來說,已經足夠用了。
三、Arthas 神操作之:方法調用追蹤,讓老鳥望塵莫及
在排查問題時,方法調用追蹤是非常重要的一環。我們需要知道一個方法是怎么被調用的,調用過程中傳遞了什么參數,各個子方法的調用耗時是多少,有沒有異常發生等等。Arthas 的方法相關命令可以讓我們輕松地追蹤方法的調用情況。
(一)追蹤方法調用路徑:層層遞進
trace命令是 Arthas 中非常強大的一個方法追蹤命令,它可以追蹤方法的調用路徑和各個子方法的調用耗時。比如說,你想追蹤com.example.UserService.getUserById方法的調用情況,看看它在調用過程中調用了哪些其他方法,每個方法調用花了多長時間,你只需要輸入trace com.example.UserService getUserById,然后觸發這個方法的調用,Arthas 就會顯示出詳細的調用路徑和耗時信息。
在顯示的結果中,你可以看到每個方法的調用層級、方法名、參數、返回值、耗時等信息。通過這些信息,你可以很容易地找到調用過程中耗時較長的方法,或者出現異常的方法,從而定位問題所在。比如說,如果發現getUserById方法在調用dao.getUser方法時耗時特別長,那可能就是數據庫查詢有問題,需要優化 SQL 語句或者增加索引。
(二)查看方法入參和返回值:細節決定成敗
有時候,我們需要查看方法的入參是否正確,或者返回值是否符合預期。這時候,Arthas 的watch命令就可以派上用場了。watch命令可以監控方法的調用,查看入參、返回值、異常信息等。
比如說,你想查看com.example.UserService.saveUser方法的入參,看看傳遞的用戶對象是否正確,你可以輸入watch com.example.UserService saveUser {params, returnObj},其中params表示入參,returnObj表示返回值。當這個方法被調用時,Arthas 就會顯示出入參的具體內容和返回值。如果發現入參有誤,那就可以追溯到調用這個方法的上層代碼,看看是不是參數傳遞錯誤。
另外,你還可以通過-e參數來監控方法拋出的異常,比如watch com.example.UserService saveUser {params, throwExp},這樣當方法拋出異常時,就會顯示出異常信息,方便你排查異常原因。
(三)統計方法調用次數和耗時:數據說話
count命令可以統計方法的調用次數,tt命令(time tunnel)可以記錄方法的調用信息,包括入參、返回值、耗時等,并可以對這些信息進行分析。
比如說,你想知道在一段時間內,com.example.UserService.getUserList方法被調用了多少次,你可以輸入count com.example.UserService getUserList,Arthas 就會實時統計調用次數。而tt命令則更加強大,它可以為每次方法調用生成一個唯一的編號,你可以通過這個編號來查看某次具體調用的詳細信息,甚至可以重新調用這個方法(回放),這對于重現問題非常有幫助。
比如,線上出現了一個偶爾發生的異常,你可以用tt命令記錄saveUser方法的調用,當異常發生時,通過編號找到對應的調用記錄,查看當時的入參、返回值和異常信息,從而分析出異常發生的原因。
四、Arthas 神操作之:性能分析,讓老鳥甘拜下風
性能問題是每個開發者都必須面對的問題,尤其是在高并發的場景下,一點點性能瓶頸都可能導致系統崩潰。Arthas 在性能分析方面也有很多神操作,能夠幫助我們快速定位性能瓶頸。
(一)查看系統實時數據:全局把控
前面提到的dashboard命令,就是一個非常好用的實時數據面板,它可以顯示當前系統的各種實時數據,包括線程、內存、GC、CPU 等信息。通過這個面板,你可以快速了解系統的整體運行狀況,比如 CPU 使用率是不是過高,內存是不是快滿了,GC 是不是頻繁發生等等。
比如說,當你發現 CPU 使用率長時間在 90% 以上,那就需要進一步分析是哪個線程占用了大量的 CPU 資源。這時候,你可以結合thread命令來查看各個線程的詳細信息。
(二)定位 CPU 占用高的線程:精準打擊
thread命令可以查看當前 JVM 中的線程信息,包括線程 ID、狀態、CPU 占用率、線程名稱等。當你發現 CPU 使用率過高時,可以先用top命令在服務器上找到占用 CPU 高的 Java 進程,然后進入 Arthas,使用thread命令查看該進程下各個線程的 CPU 占用情況。
比如,找到 CPU 占用率最高的線程 ID(假設是 1234),然后輸入thread 1234,就可以查看這個線程的堆棧信息,看看它在執行什么代碼,是不是在某個循環中不斷執行,或者在等待某個鎖,從而定位到性能瓶頸所在的代碼位置。
(三)分析方法執行耗時:有的放矢
除了前面提到的trace命令可以分析方法的調用耗時外,Arthas 還有profiler命令可以對方法的執行耗時進行統計和分析。profiler命令可以生成方法的耗時火焰圖,讓你更直觀地看到各個方法的耗時情況。
你只需要輸入profiler start開始 profiling,然后觸發你要分析的業務操作,完成后輸入profiler stop,Arthas 就會生成一個火焰圖,顯示各個方法的調用關系和耗時比例。通過火焰圖,你可以很容易地看出哪個方法是最耗時的,哪個方法調用層級最深,從而有針對性地進行優化。
五、Arthas 神操作之:內存問題排查,讓老鳥無話可說
內存泄漏、內存溢出是 Java 應用中常見的問題,這些問題會導致系統性能下降,甚至崩潰。Arthas 在內存問題排查方面也有很多實用的功能。
(一)查看內存使用情況:心中有數
heapdump命令可以生成堆轉儲文件,然后你可以用 MAT(Eclipse Memory Analyzer)等工具來分析堆轉儲文件,查找內存泄漏的原因。不過,在 Arthas 中,你也可以通過一些命令來初步查看內存的使用情況。
比如,sc -a命令可以查看所有加載的類的實例數量和占用的內存大小,object命令可以查看對象的詳細信息,包括對象的引用鏈等。通過這些命令,你可以快速定位到占用內存較多的類或對象,從而進一步分析是否存在內存泄漏。
(二)追蹤對象創建:順藤摸瓜
當你發現某個類的實例數量異常多,可能存在內存泄漏時,你可以用watch命令來追蹤該類的構造方法,查看對象是在哪里被創建的。比如說,你想追蹤com.example.User類的創建情況,你可以輸入watch com.example.User '{params, ognl:ognl.getStack()}',這樣當創建User對象時,就會顯示出構造方法的入參和調用堆棧,你可以通過調用堆棧找到對象創建的源頭,看看是不是在某個循環中不斷創建對象而沒有釋放,或者存在不合理的對象引用。
(三)查看 GC 情況:知己知彼
gc命令可以查看 GC 的相關信息,包括 GC 的次數、耗時、各個內存區域的使用情況等。通過gcutil命令,你可以實時查看 GC 的利用率,比如年輕代、老年代的內存占用率,GC 的耗時比例等。如果發現 GC 頻繁發生,或者耗時過長,那就需要分析是不是內存分配不合理,或者存在大量的臨時對象沒有被及時回收。
六、3 年經驗如何靠 Arthas 碾壓 5 年老鳥?
看到這里,可能有些小伙伴會問,雖然 Arthas 功能很強大,但是 5 年老鳥難道不知道這些嗎?其實,很多 5 年老鳥可能一直在用傳統的工具和方法,對 Arthas 這樣的新興工具接觸較少。而作為 3 年經驗的開發者,如果你能熟練掌握 Arthas 的各種神操作,在排查問題時就能更加高效、精準,甚至在一些復雜的線上問題處理中,比老鳥更快地定位和解決問題,自然就能讓老鳥刮目相看。
(一)快速定位問題:時間就是金錢
在實際工作中,遇到線上問題時,時間是非常寶貴的。老鳥可能需要花費大量的時間去收集日志、分析日志,或者使用傳統工具一步步排查。而你掌握了 Arthas,可以在短時間內通過各種命令快速定位到問題所在,比如用trace命令追蹤方法調用路徑,用thread命令定位 CPU 占用高的線程,用watch命令查看方法的入參和返回值等等。這樣就能在第一時間解決問題,減少問題對系統和用戶的影響,這種高效的工作能力可是很受領導和同事認可的哦!
(二)深入分析問題:細節決定成敗
Arthas 不僅能幫你定位問題,還能讓你深入分析問題的本質。比如,通過反編譯類字節碼,你可以查看代碼在運行時的實際邏輯,判斷是不是代碼邏輯錯誤;通過追蹤對象的創建和引用鏈,你可以分析內存泄漏的原因;通過生成火焰圖,你可以直觀地看到方法的耗時情況,從而進行有針對性的性能優化。這些深入的分析能力,能讓你對問題的理解更加深刻,解決問題的方案更加合理,而不是僅僅停留在表面現象的處理上。
(三)提升自身能力:不斷學習進步
掌握 Arthas 的過程,也是你不斷學習和提升自己技術能力的過程。Arthas 涉及到 Java 的類加載機制、線程管理、內存管理、性能優化等多個方面的知識,在使用 Arthas 的過程中,你會不自覺地去了解這些底層知識,從而提升自己的技術深度。而且,Arthas 的社區非常活躍,不斷有新的功能和特性推出,你可以通過學習和使用這些新功能,保持自己的技術敏銳度,跟上技術發展的步伐。
七、總結:Arthas,讓你彎道超車的神器
說了這么多 Arthas 的神操作,相信大家已經對它有了一定的了解。它真的是一個非常強大的 Java 診斷工具,能夠幫助我們在開發和運維過程中解決各種復雜的問題。作為 3 年經驗的開發者,如果你能熟練掌握 Arthas,在面對線上問題時就能更加從容不迫,處理問題的效率和質量也會大大提升,從而在技術能力上實現彎道超車,碾壓 5 年老鳥也不是不可能的事情。
當然,Arthas 的功能遠不止本文介紹的這些,還有很多實用的命令和技巧等待你去探索和發現。比如tt命令的回放功能、mc和redefine命令結合實現代碼熱替換、dashboard命令的自定義擴展等等。希望大家能夠親自去實踐,多在實際項目中使用 Arthas,讓它成為你開發路上的好幫手。