這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)Java線上問題排查工具Arthas 原理以及用法是什么，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關(guān)知識有一定的了解。
成都創(chuàng)新互聯(lián)公司專業(yè)為企業(yè)提供營山網(wǎng)站建設(shè)、營山做網(wǎng)站、營山網(wǎng)站設(shè)計、營山網(wǎng)站制作等企業(yè)網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)頁設(shè)計與制作、營山企業(yè)網(wǎng)站模板建站服務(wù)，10余年營山做網(wǎng)站經(jīng)驗，不只是建網(wǎng)站，更提供有價值的思路和整體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
當(dāng)你興沖沖地開始運行自己的 Java 項目時，你是否遇到過如下問題：
程序在穩(wěn)定運行了，可是實現(xiàn)的功能點了沒反應(yīng)。
為了修復(fù) Bug 而上線的新版本，上線后發(fā)現(xiàn) Bug 依然在，卻想不通哪里有問題？
想到可能出現(xiàn)問題的地方，卻發(fā)現(xiàn)那里沒打日志，沒法在運行中看到問題，只能加了日志輸出重新打包——部署——上線
程序功能正常了，可是為啥響應(yīng)時間這么慢，在哪里出現(xiàn)了問題？
程序不但穩(wěn)定運行，而且功能完美，但跑了幾天或者幾周過后，發(fā)現(xiàn)響應(yīng)速度變慢了，是不是內(nèi)存泄漏了？
以前，你碰到這些問題，解決的辦法大多是，修改代碼，重新上線。但是在大公司里，上線的流程是非常繁瑣的，如果為了多加一行日志而重新發(fā)布版本，無疑是非常折騰人的。
現(xiàn)在，我們有了更為優(yōu)雅的線上調(diào)試方法 - 來自阿里巴巴開源的 Arthas。
下圖是 Arthas 文檔中對于為什么要使用它的描述，我進(jìn)行了精簡：
命令的詳細(xì)文檔請參考： alibaba.github.io/arthas/comm…
快速啟動它，你只需要兩行命令：
wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar java -jar arthas-boot.jar
隨后，在界面出現(xiàn)的進(jìn)程中，選擇你的程序序號，比如 1
這樣你就進(jìn)入了 arthas 的控制臺。
Arthas 有如下功能：
當(dāng)前系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)面板，按 ctrl+c 退出；
當(dāng)運行在 Ali-tomcat 時，會顯示當(dāng)前 tomcat 的實時信息，如 HTTP 請求的 qps, rt, 錯誤數(shù), 線程池信息等等。
通過這些，你可以對于整個程序進(jìn)程有個直觀的數(shù)據(jù)監(jiān)控。
SC：查看 JVM 已加載的類信息
通過 SC 我們可以看到我們這個類的詳細(xì)信息，包括是從哪個 jar 包讀取的，他是不是接口/枚舉類等，甚至包括他是從哪個類加載器加載的。
上圖中代碼：
[arthas@37]$ sc -d *MathGame class-info demo.MathGame code-source /home/scrapbook/tutorial/arthas-demo.jar name demo.MathGame isInterface false isAnnotation false isEnum false isAnonymousClass false isArray false isLocalClass false isMemberClass false isPrimitive false isSynthetic false simple-name MathGame modifier public annotation interfaces super-class +-java.lang.Object class-loader +-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@70dea4e +-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@69260973 classLoaderHash 70dea4e
SC 也可以查看已加載的類，幫助你看是否有沒有納入進(jìn)來的類，尤其是在 Spring 中，可以判斷的你的依賴有沒有正確的進(jìn)來。
上圖中代碼：
# 查看JVM已加載的類信息 [arthas@37]$ sc javax.servlet.Filter com.example.demo.arthas.AdminFilterConfig$AdminFilter javax.servlet.Filter org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter org.springframework.boot.web.filter.OrderedCharacterEncodingFilter org.springframework.boot.web.filter.OrderedHiddenHttpMethodFilter org.springframework.boot.web.filter.OrderedHttpPutFormContentFilter org.springframework.boot.web.filter.OrderedRequestContextFilter org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter org.springframework.web.filter.GenericFilterBean org.springframework.web.filter.HiddenHttpMethodFilter org.springframework.web.filter.HttpPutFormContentFilter org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter org.springframework.web.filter.RequestContextFilter org.springframework.web.servlet.resource.ResourceUrlEncodingFilter Affect(row-cnt:14) cost in 11 ms. # 查看已加載類的方法信息 [arthas@37]$ sm java.math.RoundingMode java.math.RoundingMode(Ljava/lang/String;II)V java.math.RoundingMode values()[Ljava/math/RoundingMode; java.math.RoundingMode valueOf(I)Ljava/math/RoundingMode; java.math.RoundingMode valueOf(Ljava/lang/String;)Ljava/math/RoundingMode; Affect(row-cnt:4) cost in 6 ms.
jad：反編譯某個類，或者反編譯某個類的某個方法。
上圖中代碼：
重慶分公司
重慶分公司
# 反編譯只顯示源碼
jad --source-only com.Arthas
# 反編譯某個類的某個方法
jad --source-only com.Arthas MySQL
[arthas@37]$ jad demo.MathGame
ClassLoader:
+-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@70dea4e
+-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@69260973
Location:
/home/scrapbook/tutorial/arthas-demo.jar
/*
* Decompiled with CFR.
*/
package demo;
import java.io.PrintStream;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MathGame {
private static Random random = new Random();
public int illegalArgumentCount = 0;
public List primeFactors(int number) {
if (number < 2) {
++this.illegalArgumentCount;
throw new IllegalArgumentException("number is: " + number + ", need >= 2");
}
ArrayList result = new ArrayList();
int i = 2;
while (i <= number) {
if (number % i == 0) {
result.add(i);
number /= i;
i = 2;
continue;
}
++i;
}
return result;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MathGame game = new MathGame();
do {
game.run();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1L);
} while (true);
}
public void run() throws InterruptedException {
try {
int number = random.nextInt() / 10000;
List primeFactors = this.primeFactors(number);
MathGame.print(number, primeFactors);
}
catch (Exception e) {
System.out.println(String.format("illegalArgumentCount:%3d, ", this.illegalArgumentCount) + e.getMessage());
}
}
public static void print(int number, List primeFactors) {
StringBuffer sb = new StringBuffer(number + "=");
for (int factor : primeFactors) {
sb.append(factor).append('*');
}
if (sb.charAt(sb.length() - 1) == '*') {
sb.deleteCharAt(sb.length() - 1);
}
System.out.println(sb);
}
}
Affect(row-cnt:1) cost in 760 ms. 
watch：方法執(zhí)行的數(shù)據(jù)觀測
你可以通過 watch 指令，來監(jiān)控某個類，監(jiān)控后，運行下你的功能，復(fù)現(xiàn)下場景，arthas 會提供給你具體的出參和入?yún)?，幫助你排查故障?/p>
trace：輸出方法調(diào)用路徑，并輸出耗時
這個指令對于優(yōu)化代碼非常的有用，可以看出具體每個方法執(zhí)行的時間，如果是 for 循環(huán)等重復(fù)語句，還能看出 n 次循環(huán)中的最大耗時，最小耗時，和平均耗時，完美！
tt：官方名為時空隧道
這是我調(diào)試用的最多的指令，在你對某方法開啟 tt 后，會記錄下每一次的調(diào)用（你需要設(shè)置最大監(jiān)控次數(shù)），然后你可以在任何時候會看這里面的調(diào)用，包括出參，入?yún)?，運行耗時，是否異常等。非常強大。
thread 相關(guān)命令：
thread -n：排列出 CPU 使用率 Top N 的線程。
thread -b：排查阻塞的線程
我們代碼有時候設(shè)計的不好，會引發(fā)死鎖的問題，卡住整個線程執(zhí)行，使用這個指令可以輕松的找到問題線程，以及問題的執(zhí)行語句。
眾所周知，一般來說，表達(dá)式都是調(diào)試工具里最強的指令，哈哈。
在 Arthas 中你可以利用 ognl 表達(dá)式語言做很多事，比如執(zhí)行某個方法，獲取某個信息，甚至進(jìn)行修改。
[arthas@19856]$ ognl '@com.Arthas@hashSet'
@HashSet[
@String[count1],
@String[count2],
@String[count29],
@String[count28],
@String[count0],
@String[count27],
@String[count5],
@String[count26],
@String[count6],
@String[count25],
@String[count3],
@String[count24],
[arthas@19856]$ ognl '@com.Arthas@hashSet.add("test")'
@Boolean[true]
[arthas@19856]$
# 查看添加的字符
[arthas@19856]$ ognl '@com.Arthas@hashSet' | grep test
@String[test],
[arthas@19856]$甚至你可以動態(tài)更換日志輸出級別。
$ ognl '@com.lz.test@LOGGER.logger.privateConfig' @PrivateConfig[ loggerConfig=@LoggerConfig[root], loggerConfigLevel=@Level[INFO], intLevel=@Integer[400], ] $ ognl '@com.lz.test@LOGGER.logger.setLevel(@org.apache.logging.log4j.Level@ERROR)' null $ ognl '@com.lz.test@LOGGER.logger.privateConfig' @PrivateConfig[ loggerConfig=@LoggerConfig[root], loggerConfigLevel=@Level[ERROR], intLevel=@Integer[200], ]
工作中遇到一個優(yōu)化問題，系統(tǒng)中一個導(dǎo)出表格的功能，響應(yīng)時間長達(dá) 2 分鐘，雖然給內(nèi)部使用，但也不能這么夸張，用 trace 跟蹤下方法，發(fā)現(xiàn)是其中的手機號加解密函數(shù)占用了非常大的時間，幾千個手機號，進(jìn)行了解密后加密的精彩操作，最終導(dǎo)致了兩分鐘的返回時間。
首先通過 trace 看異常報錯的方法，之后通過 tt 排查方法，發(fā)現(xiàn)入?yún)⑦M(jìn)來后，居然走錯了方法（因為多態(tài)），走到了返回 null 的方法中，所以導(dǎo)致了 NPE 空指針錯誤。
Arthas 還支持 Web Console，詳見： alibaba.github.io/arthas/web-…
BTrace 一是個歷史比較久的工具，觀察下來 Arthas 其實和它的理念蠻相似的，相信 Arthas 也參考過 Btrace，作為一個學(xué)習(xí)樣例來開發(fā) Arthas。詳細(xì)的優(yōu)劣勢看圖：
其他的相似工具，還有 jvm-sandbox，有興趣的朋友可以去看看。
分為三個部分:
啟動
arthas 服務(wù)端代碼分析
arthas 客戶端代碼分析
使用了阿里開源的組件 cli,對參數(shù)進(jìn)行了解析：com.taobao.arthas.boot.Bootstrap
在傳入?yún)?shù)中沒有 pid,則會調(diào)用本地 jps 命令,列出 java 進(jìn)程。
進(jìn)入主邏輯,會在用戶目錄下建立 .arthas 目錄,同時下載 arthas-core 和 arthas-agent 等 lib 文件,最后啟動客戶端和服務(wù)端。
通過反射的方式來啟動字符客戶端。
看服務(wù)端啟動命令可以知道 從 arthas-core.jar開始啟動，arthas-core 的 pom.xml 文件里面指定了 mainClass 為 com.taobao.arthas.core.Arthas，使得程序啟動的時候從該類的 main 方法開始運行。
首先解析入?yún)?，生?com.taobao.arthas.core.config.Configure 類，包含了相關(guān)配置信息；
使用 jdk-tools 里面的 VirtualMachine.loadAgent，其中第一個參數(shù)為 agent 路徑， 第二個參數(shù)向 jar 包中的 agentmain() 方法傳遞參數(shù)（此處為 agent-core.jar 包路徑和 config 序列化之后的字符串），加載 arthas-agent.jar 包；
運行 arthas-agent.jar 包，指定了 Agent-Class為com.taobao.arthas.agent.AgentBootstrap。
上圖中代碼：
public class Arthas {
private Arthas(String[] args) throws Exception {
attachAgent(parse(args));
}
private Configure parse(String[] args) {
// 省略非關(guān)鍵代碼，解析啟動參數(shù)作為配置，并填充到configure對象里面
return configure;
}
private void attachAgent(Configure configure) throws Exception {
// 省略非關(guān)鍵代碼，attach到目標(biāo)進(jìn)程
virtualMachine = VirtualMachine.attach("" + configure.getJavaPid());
virtualMachine.loadAgent(configure.getArthasAgent(),
configure.getArthasCore() + ";" + configure.toString());
}
public static void main(String[] args) {
new Arthas(args);
}
}
如果是 exit,logout,quit,jobs,fg,bg,kill 等直接執(zhí)行；
如果是其他的命令，則創(chuàng)建 Job，并運行；
創(chuàng)建 Job 時，會根據(jù)具體客戶端傳遞的命令，找到對應(yīng)的 Command，并包裝成 Process, Process 再被包裝成 Job；
運行 Job 時，反向先調(diào)用 Process，再找到對應(yīng)的 Command，最終調(diào)用 Command 的 process 處理請求。
不需要使用字節(jié)碼增強的命令
其中 JVM 相關(guān)的使用 java.lang.management 提供的管理接口，來查看具體的運行時數(shù)據(jù)。比較簡單，就不介紹了。
需要使用字節(jié)碼增強的命令
字節(jié)碼增加的命令統(tǒng)一繼承 EnhancerCommand 類，process 方法里面調(diào)用 enhance 方法進(jìn)行增強。調(diào)用 Enhancer 類 enhance 方法，該方法內(nèi)部調(diào)用 inst.addTransformer 方法添加自定義的 ClassFileTransformer，這邊是 Enhancer 類。
Enhancer 類使用 AdviceWeaver(繼承 ClassVisitor)，用來修改類的字節(jié)碼。重寫了 visitMethod 方法，在該方法里面修改類指定的方法。visitMethod 方法里面使用了 AdviceAdapter（繼承了 MethodVisitor類），在 onMethodEnter 方法, onMethodExit 方法中，把 Spy 類對應(yīng)的方法（ON_BEFORE_METHOD， ON_RETURN_METHOD， ON_THROWS_METHOD 等）編織到目標(biāo)類的方法對應(yīng)的位置。
在前面 Spy 初始化的時候可以看到，這幾個方法其實指向的是 AdviceWeaver 類的 methodOnBegin， methodOnReturnEnd 等。在這些方法里面都會根據(jù) adviceId 查找對應(yīng)的 AdviceListener，并調(diào)用 AdviceListener 的對應(yīng)的方法，比如 before,afterReturning, afterThrowing。
客戶端代碼在 arthas-client 模塊里面，入口類是 com.taobao.arthas.client.TelnetConsole。
主要使用 apache commons-net jar 進(jìn)行 telnet 連接，關(guān)鍵的代碼有下面幾步：
構(gòu)造 TelnetClient 對象，并初始化
構(gòu)造 ConsoleReader 對象，并初始化
調(diào)用 IOUtil.readWrite(telnet.getInputStream(), telnet.getOutputStream(), System.in, consoleReader.getOutput()) 處理各個流，一共有四個流：
telnet.getInputStream()
telnet.getOutputStream()
System.in
consoleReader.getOutput()
請求時：從本地 System.in 讀取，發(fā)送到 telnet.getOutputStream()，即發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)端。 響應(yīng)時：從 telnet.getInputStream() 讀取遠(yuǎn)程服務(wù)端發(fā)送過來的響應(yīng)，并傳遞給 consoleReader.getOutput()，即在本地控制臺輸出。
關(guān)于源碼，深入下去還有很多東西需要生啃，我也沒有消化得很好，大家可以繼續(xù)閱讀詳細(xì)資料。
Arthas 是一個線上Debug 神器，小白也可以輕松上手。
方式一：通過 Cloud Toolkit 實現(xiàn) Arthas 一鍵遠(yuǎn)程診斷
Cloud Toolkit 是阿里云發(fā)布的免費本地 IDE 插件，幫助開發(fā)者更高效地開發(fā)、測試、診斷并部署應(yīng)用。通過插件，可以將本地應(yīng)用一鍵部署到任意服務(wù)器，甚至云端（ECS、EDAS、ACK、ACR 和 小程序云等）；并且還內(nèi)置了 Arthas 診斷、Dubbo工具、Terminal 終端、文件上傳、函數(shù)計算 和 MySQL 執(zhí)行器等工具。不僅僅有 IntelliJ IDEA 主流版本，還有 Eclipse、Pycharm、Maven 等其他版本。
推薦使用 IDEA 插件下載 Cloud Toolkit 來使用 Arthas： http://t.tb.cn/2A5CbHWveOXzI7sFakaCw8
方式二：直接下載
地址： https://github.com/alibaba/arthas。
關(guān)于Java線上問題排查工具Arthas 原理以及用法是什么就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。
