1 Arthas

1.1 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？

1.2 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

1.3 常用命令

当前版本v3.1.4

1.3.1 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 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

1.3.2 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();  
    ... ... ...  ...

1.3.3 sc

Search-Class 的简写，查看JVM已加载的类信息
有的时候，只记得类的部分关键词，可以用sc获取完整名称

当碰到这个错的时候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]	输出当前类的相信信息，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.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

1.3.4 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]	在方法调用之前观察
[e]	在方法异常之后观察
[s]	在方法返回之后观察
[f]	在方法结束之后 (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 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}

1.3.5 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

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 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

1.3.6 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

1.3.7 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.

1.3.8 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，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

1.3.9 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：假设要修改OrderController里的某几行代码，然后热更新至jvm：

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

查找加载OrderController的ClassLoader

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

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 ./

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。

1.4 报错

1.4.1 启动报错

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  
2 #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

转载于：https://mp.weixin.qq.com/s/auZRbSb0R70FRU7Fx7gYRg

JVM调优之Arthas