前言
当你兴冲冲地开始运行自己的 Java 项目时，你是否遇到过如下问题：
1.程序在稳定运行了，可是实现的功能点了没反应。
2.为了修复 Bug 而上线的新版本，上线后发现 Bug 依然在，却想不通哪里有问题？
3.想到可能出现问题的地方，却发现那里没打日志，没法在运行中看到问题，只能加了日志输出重新打包——部署——上线
4.程序功能正常了，可是为啥响应时间这么慢，在哪里出现了问题？
5.程序不但稳定运行，而且功能完美，但跑了几天或者几周过后，发现响应速度变慢了，是不是内存泄漏了？
以前，你碰到这些问题，解决的办法大多是，修改代码，重新上线。但是在目前公司里，上线的流程是非常繁琐的，如果为了多加一行日志而重新发布版本，无疑是非常折腾人的。
现在，我们有了更为优雅的线上调试方法 - 来自阿里巴巴开源的 Arthas。
Arthas是Alibaba开源的Java诊断工具，当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas可以帮助你解决：
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？
7.怎么快速定位应用的热点，生成火焰图？
在本篇文章中，你能够了解：
1.Arthas 使用实例：帮助你快速让你上手，拯救你的低效率 Debug
2.使用 Arthas 解决具体问题：看一下 Arthas 帮我拯救了多少时间
3.原理浅谈：莫在浮沙筑高阁！你需要大概了解下 Arthas 的原理
Arhas 绝对是你提升效率的利器，适合各种阶段的开发者!
线上 Debug 神器 Arthas
Arthas 使用实例
命令的详细文档请参考：alibaba.github.io/arthas/comm…
快速安装
你只需要两行命令：
curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
java -jar arthas-boot.jar
启动arthas
在命令行下面执行（使用和目标进程一致的用户启动，否则可能attach失败）：
curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
java -jar arthas-boot.jar
基本使用
Arthas 有如下功能：
"上帝视角"指令：dashboard
当前系统的实时数据面板，按 ctrl+c 退出。
当运行在Ali-tomcat时，会显示当前tomcat的实时信息，如HTTP请求的qps, rt, 错误数, 线程池信息等等。
线程调试相关指令：thread
1. thread -n x :一键展示当前最忙的前X个线程并打印堆栈
2. thread id :显示指定线程的运行堆栈
3. thread -b :找出当前阻塞其他线程的线程
4.thread -i x :指定采样时间间隔
5.thread --state x :查看指定状态的线程
jvm监控相关指令：jvm sysprop sysenv vmoption
1.jvm: 查看当前JVM信息
THREAD相关
COUNT: JVM当前活跃的线程数
DAEMON-COUNT: JVM当前活跃的守护线程数
PEAK-COUNT: 从JVM启动开始曾经活着的最大线程数
STARTED-COUNT: 从JVM启动开始总共启动过的线程次数
DEADLOCK-COUNT: JVM当前死锁的线程数
2.sysprop: 查看当前JVM的系统属性
查看单个属性
sysprop java.version
修改单个属性
sysprop user.country CN
3.sysenv: 查看当前JVM的环境属性
查看单个环境变量
$ sysenv USER
USER=admin
4.vmoption: 查看，更新VM诊断相关的参数
查看指定的option
vmoption PrintGCDetails
更新指定的option
vmoption PrintGCDetailstrue
类加载问题相关指令: sc sm
1.sc: 查看JVM已加载的类信息
通过 SC 我们可以看到我们这个类的详细信息，包括是从哪个 jar 包读取的，他是不是接口/枚举类等，甚至包括他是从哪个类加载器加载的。
SC 也可以查看已加载的类，帮助你看是否有没有纳入进来的类，尤其是在 Spring 中，可以判断的你的依赖有没有正确的进来。
2.sm: 查看已加载类的方法信息
这个命令能搜索出所有已经加载了 Class 信息的方法信息。
sm 命令只能看到由当前类所声明 (declaring) 的方法，父类则无法看到。
方法运行相关指令：monitor watch trace stack
1.monitor：方法执行监控
monitor 命令是一个非实时返回命令.
实时返回命令是输入之后立即返回，而非实时返回的命令，则是不断的等待目标 Java 进程返回信息，直到用户输入 Ctrl+C 为止。
服务端是以任务的形式在后台跑任务，植入的代码随着任务的中止而不会被执行，所以任务关闭后，不会对原有性能产生太大影响，而且原则上，任何Arthas命令不会引起原有业务逻辑的改变。
计算条件表达式过滤统计结果(方法执行完毕之后):
monitor -c 5 demo.MathGame primeFactors "params[0] <= 2"
计算条件表达式过滤统计结果(方法执行完毕之前):
monitor -b -c 5 com.test.testes.MathGame primeFactors"params[0] <= 2"
2.watch：方法执行数据观测
你可以通过 watch 指令，来监控某个类，监控后，运行下你的功能，复现下场景，arthas 会提供给你具体的出参和入参，帮助你排查故障。
特别说明：
1.watch 命令定义了4个观察事件点，即 -b 方法调用前，-e 方法异常后，-s 方法返回后，-f 方法结束后
2.4个观察事件点 -b、-e、-s 默认关闭，-f 默认打开，当指定观察点被打开后，在相应事件点会对观察表达式进行求值并输出
3.这里要注意方法入参和方法出参的区别，有可能在中间被修改导致前后不一致，除了 -b 事件点 params 代表方法入参外，其余事件都代表方法出参
4.当使用 -b 时，由于观察事件点是在方法调用前，此时返回值或异常均不存在
观察方法出参和返回值:
watch demo.MathGame primeFactors "{params,returnObj}" -x 2
观察方法入参:
watch demo.MathGame primeFactors "{params,returnObj}" -x 2 -b
同时观察方法调用前和方法返回后:
watch demo.MathGame primeFactors "{params,target,returnObj}" -x 2 -b -s -n 2
调整-x的值，观察具体的方法参数值：
watch demo.MathGame primeFactors "{params,target}" -x 3
条件表达式：
watch demo.MathGame primeFactors "{params[0],target}" "params[0]<0"
观察异常信息：
watch demo.MathGame primeFactors "{params[0],throwExp}" -e -x 2
按照耗时进行过滤：
watch demo.MathGame primeFactors '{params, returnObj}' '#cost>200' -x 2
3.trace： 方法内部调用路径，并输出方法路径上的每个节点上耗时
这个指令对于优化代码非常的有用，可以看出具体每个方法执行的时间，如果是 for 循环等重复语句，还能看出 n 次循环中的最大耗时，最小耗时，和平均耗时。
据调用耗时过滤：
trace demo.MathGame run '#cost > 10'
4.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，但这个方法被执行的路径非常多，或者你根本就不知道这个方法是从那里被执行了，此时你需要的是 stack 命令。
据条件表达式来过滤：
stack demo.MathGame primeFactors 'params[0]<0' -n 2
据执行时间来过滤：
stack demo.MathGame primeFactors '#cost>5'
强大的 ognl 表达式：
众所周知，一般来说，表达式都是调试工具里最强的指令。
在 Arthas 中你可以利用 ognl 表达式语言做很多事，比如执行某个方法，获取某个信息，甚至进行修改。
使用 Arthas 解决具体问题
原理浅谈
启动：
使用了阿里开源的组件 cli,对参数进行了解析：com.taobao.arthas.boot.Bootstrap
在传入参数中没有 pid,则会调用本地 jps 命令,列出 java 进程。
进入主逻辑,会在用户目录下建立 .arthas 目录,同时下载 arthas-core 和 arthas-agent 等 lib 文件,最后启动客户端和服务端。
通过反射的方式来启动字符客户端。
服务端——前置准备
看服务端启动命令可以知道 从 arthas-core.jar开始启动，arthas-core 的 pom.xml 文件里面指定了 mainClass 为 com.taobao.arthas.core.Arthas，使得程序启动的时候从该类的 main 方法开始运行。
首先解析入参，生成 com.taobao.arthas.core.config.Configure 类，包含了相关配置信息；
使用 jdk-tools 里面的 VirtualMachine.loadAgent，其中第一个参数为 agent 路径， 第二个参数向 jar 包中的 agentmain() 方法传递参数（此处为 agent-core.jar 包路径和 config 序列化之后的字符串），加载 arthas-agent.jar 包；
运行 arthas-agent.jar 包，指定了 Agent-Class为com.taobao.arthas.agent.AgentBootstrap。
服务端——监听客户端请求
如果是 exit,logout,quit,jobs,fg,bg,kill 等直接执行；
如果是其他的命令，则创建 Job，并运行；
创建 Job 时，会根据具体客户端传递的命令，找到对应的 Command，并包装成 Process, Process 再被包装成 Job；
运行 Job 时，反向先调用 Process，再找到对应的 Command，最终调用 Command 的 process 处理请求。
服务端——Command 处理流程
不需要使用字节码增强的命令
其中 JVM 相关的使用 java.lang.management 提供的管理接口，来查看具体的运行时数据。
需要使用字节码增强的命令
字节码增加的命令统一继承 EnhancerCommand 类，process 方法里面调用 enhance 方法进行增强。调用 Enhancer 类 enhance 方法，该方法内部调用 inst.addTransformer 方法添加自定义的 ClassFileTransformer，这边是 Enhancer 类。
Enhancer 类使用 AdviceWeaver(继承 ClassVisitor)，用来修改类的字节码。重写了 visitMethod 方法，在该方法里面修改类指定的方法。visitMethod 方法里面使用了 AdviceAdapter（继承了 MethodVisitor类），在 onMethodEnter 方法, onMethodExit 方法中，把 Spy 类对应的方法（ON_BEFORE_METHOD， ON_RETURN_METHOD， ON_THROWS_METHOD 等）编织到目标类的方法对应的位置。
在前面 Spy 初始化的时候可以看到，这几个方法其实指向的是 AdviceWeaver 类的 methodOnBegin， methodOnReturnEnd 等。在这些方法里面都会根据 adviceId 查找对应的 AdviceListener，并调用 AdviceListener 的对应的方法，比如 before,afterReturning, afterThrowing。
客户端
客户端代码在 arthas-client 模块里面，入口类是 com.taobao.arthas.client.TelnetConsole。
主要使用 apache commons-net jar 进行 telnet 连接，关键的代码有下面几步：
构造 TelnetClient 对象，并初始化
构造 ConsoleReader 对象，并初始化
调用 IOUtil.readWrite(telnet.getInputStream(), telnet.getOutputStream(), System.in, consoleReader.getOutput()) 处理各个流，一共有四个流：
telnet.getInputStream()
telnet.getOutputStream()
System.in
consoleReader.getOutput()
请求时：从本地 System.in 读取，发送到 telnet.getOutputStream()，即发送给远程服务端。 响应时：从 telnet.getInputStream() 读取远程服务端发送过来的响应，并传递给 consoleReader.getOutput()，即在本地控制台输出。
参考文献
开源地址：
https://github.com/alibaba/arthas
官方文档：
https://arthas.aliyun.com/doc/
文章借鉴：
https://www.cnblogs.com/alisystemsoftware/p/13107988.html
