诊断神器Arthas,动态跟踪Java代码,实时监控JVM状态

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简介

Arthas 是Alibaba开源的Java诊断工具,动态跟踪Java代码;实时监控JVM状态,可以在不中断程序执行的情况下轻松完成JVM相关问题排查工作 。支持JDK 6+,支持Linux/Mac/Windows。这个工具真的很好用,而且入门超简单,十分推荐。

使用场景

  • 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?

接下来,围绕这6个问题,学习下Arthas的基本用法。

安装

执行下面命令下载

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

java -jar的方式启动

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

然后输入数字,选择你想要监听的应用,回车即可

常用命令

当前版本v3.1.4

[arthas@79952]$ version
3.1.4

1、stack

输出当前方法被调用的调用路径

很多时候我们都知道一个方法被执行,但是有很多地方调用了它,你并不知道是谁调用了它,此时你需要的是 stack 命令。

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[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行调用了这个getOne接口。

注意这个命令需要调用后才会触发日志,相似的还有watch、trace等

2、jad

反编译指定已加载类的源码

有时候,版本发布后,代码竟然没有执行,代码是最新的吗,这时可以使用jad反编译相应的class。

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

仅编译指定的方法

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

ClassLoader:
@RequestMapping(value={"getOrderInfo"}, method={RequestMethod.POST})
public Object getOrderInfo(HttpServletRequest request, @RequestBody Map map) {
    ResponseVo responseVo = new ResponseVo();
    ... ... ...  ...

3、sc

Search-Class” 的简写 ,查看JVM已加载的类信息

有的时候,你只记得类的部分关键词,你可以用sc获取完整名称

当你碰到这个错的时候“ClassNotFoundException”或者“ClassDefNotFoundException”,你可以用这个命令验证下

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模糊搜索

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

打印类的详细信息 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

与之相应的还有sm( “Search-Method” ),查看已加载类的方法信息

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的详细信息

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

可以监测一个方法的入参和返回值

有些问题线上会出现,本地重现不了,这时这个命令就有用了

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观察getOrderInfo的出参和返回值,出参就是方法结束后的入参

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[][  # 这个就是出参,params
        @RequestFacade[org.apache.catalina.connector.RequestFacade@1d81dbd7],
        @LinkedHashMap[isEmpty=false;size=2], # 把遍历深度x改为3就可以查看map里的值了
    ],
    @ResponseVo[ # 这个就是返回值 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],
    ],
]

观察getOrderInfo的入参和返回值

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是方法调用之前观察,所以还没有返回值
]

如果需要捕捉异常的话,使用throwExp,如{params,returnObj,throwExp}

5、trace

输出方法内部调用路径,和路径上每个节点的耗时

可以通过这个命令,查看哪些方法耗性能,从而找出导致性能缺陷的代码,这个耗时还包含了arthas执行的时间哦。

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输出getOrderInfo的调用路径

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

输出getOrderInfo的调用路径,且cost大于10ms,-j是指过滤掉jdk中的方法,可以看到输出少了很多

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

执行后台异步任务

线上有些问题是偶然发生的,这时就需要使用异步任务,把信息写入文件。

使用 & 指定命令去后台运行,使用 > 将结果重写到日志文件,以trace为例

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是当前session创建,状态是Running,execution count是执行次数,timeout date是超时时间

异步执行时间,默认为1天,如果要修改,使用options命令,

options job-timeout 2d

options可选参数 1d, 2h, 3m, 25s,分别代表天、小时、分、秒

kill——强制终止任务

kill 76
kill job 76 success

最多同时支持8个命令使用重定向将结果写日志

请勿同时开启过多的后台异步命令,以免对目标JVM性能造成影响

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 #改日志级别时要用到它
 level               INFO
 effectiveLevel      INFO
 ... ... ... ...

更新日志级别

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

如果执行这个命令时出错:update logger level fail.

指定classLoaderHash重试一下试试

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

8、dashboard

查看当前系统的实时数据面板 这个命令可以全局的查看jvm运行状态,比如内存和cpu占用情况

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级别的线程ID,注意这个ID不能跟jstack中的nativeID一一对应 我们可以通过 thread id 查看线程的堆栈 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: 线程名
  • GROUP: 线程组名
  • PRIORITY: 线程优先级, 1~10之间的数字,越大表示优先级越高
  • STATE: 线程的状态
  • CPU%: 线程消耗的cpu占比,采样100ms,将所有线程在这100ms内的cpu使用量求和,再算出每个线程的cpu使用占比。
  • TIME: 线程运行总时间,数据格式为分:秒
  • INTERRUPTED: 线程当前的中断位状态
  • DAEMON: 是否是daemon线程

9、redefine

redefine jvm已加载的类 ,可以在不重启项目的情况下,热更新类。

这个功能真的很强大,但是命令不一定会成功

下面我们来模拟:假设我想修改OrderController里的某几行代码,然后热更新至jvm:

a. 反编译OrderController,默认情况下,反编译结果里会带有ClassLoader信息,通过--source-only选项,可以只打印源代码。方便和mc/redefine命令结合使用

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

生成的OrderController.java在哪呢,执行pwd就知道在哪个目录了

b. 查找加载OrderControllerClassLoader

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

c. 修改保存好OrderController.java之后,使用mc(Memory Compiler)命令来编译成字节码,并且通过-c参数指定ClassLoader

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

d. 热更新刚才修改后的代码

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

然后代码就更新成功了。

其他

如果java -jar选择启动某个应用的时候,报下面的错

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
#选择第2个启动
[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,只需要进入11544这个应用,然后执行shutdown关闭这个应用就可以启动了

来源:juejin.cn/post/7114540497187635208

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原文始发于微信公众号(Java笔记虾):诊断神器Arthas,动态跟踪Java代码,实时监控JVM状态