JAVA线上问题排查利器-Arthas

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

  1. 这个类从哪个 jar 包加载的?为什么会报各种类相关的 Exception?
  2. 我改的代码为什么没有执行到?难道是我没 commit?分支搞错了?
  3. 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?
  4. 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!
  5. 是否有一个全局视角来查看系统的运行状况?
  6. 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

用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

也可点此下载arthas相关jar:http://repository.sonatype.org/service/local/artifact/maven/redirect?r=central-proxy&g=com.taobao.arthas&a=arthas-packaging&e=zip&c=bin&v=LATEST

常用命令

当前版本v3.1.4

[arthas@79952]$ version3.1.4

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。

参数名称

参数说明

class-pattern

类名表达式匹配

method-pattern

方法名表达式匹配

[arthas@79952]$ stack com.baomidou.mybatisplus.extension.service.IService getOnePress 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 getOrderInfoClassLoader:@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

参数名称

参数说明

class-pattern

类名表达式匹配

method-pattern

方法名表达式匹配

[d]

输出当前类的详细信息,包括这个类所加载的原始文件来源、类的声明、加载的ClassLoader等详细信息。如果一个类被多个ClassLoader所加载,则会出现多次

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.Stringjava.lang.String ([BII)Vjava.lang.String ([BLjava/nio/charset/Charset;)Vjava.lang.String ([BLjava/lang/String;)Vjava.lang.String ([BIILjava/nio/charset/Charset;)Vjava.lang.String ([BIILjava/lang/String;)V... ... ... ...

查看String中toString的详细信息

sm -d java.lang.String toStringdeclaring-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

参数名称

参数说明

class-pattern

类名表达式匹配

method-pattern

方法名表达式匹配

express

观察表达式

condition-express

条件表达式

[b]

「方法调用之前」 观察

[e]

「方法异常之后」 观察

[s]

「方法返回之后」 观察

[f]

「方法结束之后」 (正常返回和异常返回)观察,「默认选项」

[E]

开启正则表达式匹配,默认为通配符匹配

[x:]

指定输出结果的属性遍历深度,默认为 1

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 2Press 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 -bPress 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。

参数名称

参数说明

class-pattern

类名表达式匹配

method-pattern

方法名表达式匹配

condition-express

条件表达式

[E]

开启正则表达式匹配,默认为通配符匹配

[n:]

命令执行次数

#cost

方法执行耗时

输出getOrderInfo的调用路径

trace -j cn.test.mobile.controller.order.OrderController getOrderInfoPress 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:() #472        +---[0.00992ms] java.util.HashMap:() #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:() #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:() #472        +---[0.01408ms] cn.test.mobile.controller.order.OrderController:getUserInfo() #478        +---[0.0128ms] com.baomidou.mybatisplus.core.conditions.query.QueryWrapper:() #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 76kill 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 debugupdate 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 debugupdate 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

dashboardID        NAME                          GROUP               PRIORITY STATE     %CPU      TIME      INTERRUPT DAEMON17        Abandoned connection cleanup  main                5        TIMED_WAI 0         0:0       false     true1009      AsyncAppender-Worker-arthas-c system              5        WAITING   0         0:0       false     true5         Attach Listener               system              5        RUNNABLE  0         0:0       false     true23        ContainerBackgroundProcessor[ main                5        TIMED_WAI 0         0:0       false     true55        DestroyJavaVM                 main                5        RUNNABLE  0         0:11      false     false3         Finalizer                     system              8        WAITING   0         0:0       false     true18        HikariPool-1 housekeeper      main                5        TIMED_WAI 0         0:0       false     true39        NioBlockingSelector.BlockPoll main                5        RUNNABLE  0         0:0       false     true2         Reference Handler             system              10       WAITING   0         0:0       false     true4         Signal Dispatcher             system              9        RUNNABLE  0         0:0       false     true69        System Clock                  main                5        TIMED_WAI 0         0:34      false     true25        Thread-2                      main                5        TIMED_WAI 0         0:0       false     false37        Timer-0                       main                5        TIMED_WAI 0         0:0       false     trueMemory                    used    total    max     usage    GCheap                      216M    415M     3614M   5.99%    gc.ps_scavenge.count          96ps_eden_space             36M     78M      1276M   2.90%    gc.ps_scavenge.time(ms)       3054ps_survivor_space         17M     38M      38M     46.53%   gc.ps_marksweep.count         4ps_old_gen                161M    298M     2711M   5.97%    gc.ps_marksweep.time(ms)      804nonheap                   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OrderController的ClassLoader

sc -d cn.test.mobile.controller.order.OrderController | grep classLoaderHashclassLoaderHash   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.classredefine success, size: 1

然后代码就更新成功了。

redefine 我参考了这篇文档https://github.com/alibaba/arthas/issues/537

更多高级的功能请移步Arthas官网文档https://alibaba.github.io/arthas/quick-start.html

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]: 30682 #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。

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投稿时间:2022-08-04  最后更新:2022-08-04

标签:详细信息   表达式   线程   利器   路径   加载   命令   名称   参数   代码   方法

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