学会 Arthas！让你 3 年经验掌握 5 年功力
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大家好，我是民工哥，今天给大家介绍一款调优神器 -- 阿里巴巴Arthas，可以帮助你的应用释放潜力。
介绍
阿里巴巴 Arthas 是一个诊断工具，可以用于监视、分析和解决 Java 应用程序的问题。使用 Arthas 的一个主要优点是，我们不需要修改代码，甚至不需要重新启动我们想要监视的 Java 服务。
在本教程中，我们将首先安装 Arthas，在此之后，通过一个简单的案例来演示 Arthas 的一些关键特性。
最后，由于 Arthas 是用 Java 编写的，因此它是跨平台的，可以在 Linux、macOS 和 Windows 上运行。
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？
怎么快速定位应用的热点，生成火焰图？
怎样直接从 JVM 内查找某个类的实例？
Arthas 支持 JDK 6+，支持 Linux/Mac/Windows，采用命令行交互模式，同时提供丰富的 Tab 自动补全功能，进一步方便进行问题的定位和诊断。
下载和入门
首先，我们可以通过直接下载链接或使用curl来下载 Arthas 库：
curl -O https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar现在，让我们通过运行带有-h（帮助）选项的 Arthas 来测试它是否工作：
java -jar arthas-boot.jar -h如果成功，我们应该看到显示所有命令的帮助指南：
更多安装细节：https://arthas.aliyun.com/doc/install-detail.html
具体使用
启动 Arthas
现在，让我们运行 Arthas 可执行文件：
java -jar arthas-boot.jarArthas 提示选择要附加到的进程：
[INFO] arthas-boot version: 3.1.7
[INFO] Found existing java process, please choose one and hit RETURN.
* [1]: 25500 com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator
...让我们选择名称为 com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator 的进程。在此示例中，只需在列表中输入数字‘1’并按 Enter 即可。
Arthas 现在会附加到该进程并启动：
[INFO] Try to attach process 25500
[INFO] Attach process 25500 success.
...一旦 Arthas 启动，我们就有一个提示符，可以发出不同的命令。我们可以使用 help 命令获取有关可用选项的更多信息。为了方便使用 Arthas，我们还可以使用 tab 键来自动完成其命令。
仪表盘
一旦 Arthas 启动，我们可以使用仪表盘。在这种情况下，我们通过输入 "dashboard" 命令来使用仪表盘。现在，我们可以看到一个详细的屏幕，其中包含多个面板和关于我们的 Java 进程的许多信息：
参数说明
ID #Java 级别的线程 ID，注意这个 ID 不能跟 jstack 中的 nativeID 一一对应。
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% #线程的 cpu 使用率。比如采样间隔 1000ms，某个线程的增量 cpu 时间为 100ms，则 cpu 使用率=100/1000=10%
DELTA_TIME #上次采样之后线程运行增量 CPU 时间，数据格式为秒
TIME#线程运行总 CPU 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 线程分析器
profiler 命令支持生成应用热点的火焰图。本质上是通过不断的采样，然后把收集到的采样结果生成火焰图。
profiler 命令基本运行结构是 profiler action [actionArg]
参数说明
启动分析器
$ profiler start
Started [cpu] profiling
#默认情况下，生成的是 cpu 的火焰图，即 event 为cpu。可以用--event参数来指定。通过浏览器查看 arthas-output 下面的 profiler 结果
默认情况下，arthas 使用 3658 端口，则可以打开：http://localhost:3658/arthas-output/查看到arthas-output目录下面的 profiler 结果：
点击可以查看具体的结果：
容器相关
启动arthas-boot来进行诊断
$ docker exec -it math-game /bin/sh -c "java -jar /opt/arthas/arthas-boot.jar"
* [1]: 9 jar[INFO] arthas home: /opt/arthas
[INFO] Try to attach process 9
[INFO] Attach process 9 success.
[INFO] arthas-client connect 127.0.0.1 3658
,---. ,------. ,--------.,--. ,--. ,---. ,---.
/ O \ | .--. ''--. .--'| '--' | / O \ ' .-'
| .-. || '--'.' | | | .--. || .-. |`. `-.
| | | || |\ \ | | | | | || | | |.-' |
`--' `--'`--' '--' `--' `--' `--'`--' `--'`-----'wiki: https://arthas.aliyun.com/doc
version: 3.0.5
pid: 9
time: 2018-12-18 11:30:36诊断 Docker 里的 Java 进程
docker exec -it ${containerId} /bin/bash -c "wget https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar && java -jar arthas-boot.jar"诊断 k8s 里容器里的 Java 进程
kubectl exec -it ${pod} --container ${containerId} -- /bin/bash -c "wget https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar && java -jar arthas-boot.jar"把 Arthas 安装到基础镜像里 可以很简单把 Arthas 安装到你的 Docker 镜像里。
FROM openjdk:8-jdk-alpine# copy arthas
COPY --from=hengyunabc/arthas:latest /opt/arthas /opt/arthas如果想指定版本，可以查看具体的 tags：https://hub.docker.com/r/hengyunabc/arthas/tags
分析堆栈跟踪
thread 用来查看当前线程信息，查看线程的堆栈。
当没有参数时，显示第一页线程的信息，默认按照 CPU 增量时间降序排列，只显示第一页数据。
$ thread
Threads Total: 33, NEW: 0, RUNNABLE: 9, BLOCKED: 0, WAITING: 3, TIMED_WAITING: 4, TERMINATED: 0, Internal threads: 17
ID NAME GROUP PRIORITY STATE %CPU DELTA_TIME TIME INTERRUPT DAEMON
-1 C2 CompilerThread0 - -1 - 5.06 0.010 0:0.973 false true
-1 C1 CompilerThread0 - -1 - 0.95 0.001 0:0.603 false true
23 arthas-command-execute system 5 RUNNABLE 0.17 0.000 0:0.226 false true
-1 VM Periodic Task Thread - -1 - 0.05 0.000 0:0.094 false true
-1 Sweeper thread - -1 - 0.04 0.000 0:0.011 false true
-1 G1 Young RemSet Sampling - -1 - 0.02 0.000 0:0.025 false true
12 Attach Listener system 9 RUNNABLE 0.0 0.000 0:0.022 false true
11 Common-Cleaner InnocuousThrea 8 TIMED_WAI 0.0 0.000 0:0.000 false true
3 Finalizer system 8 WAITING 0.0 0.000 0:0.000 false true
2 Reference Handler system 10 RUNNABLE 0.0 0.000 0:0.000 false true
4 Signal Dispatcher system 9 RUNNABLE 0.0 0.000 0:0.000 false true
15 arthas-NettyHttpTelnetBootstra system 5 RUNNABLE 0.0 0.000 0:0.029 false true
22 arthas-NettyHttpTelnetBootstra system 5 RUNNABLE 0.0 0.000 0:0.196 false true
24 arthas-NettyHttpTelnetBootstra system 5 RUNNABLE 0.0 0.000 0:0.038 false true
16 arthas-NettyWebsocketTtyBootst system 5 RUNNABLE 0.0 0.000 0:0.001 false true
17 arthas-NettyWebsocketTtyBootst system 5 RUNNABLE 0.0 0.000 0:0.001 false truethread --all显示所有匹配的线程，显示所有匹配线程信息，有时需要获取全部 JVM 的线程数据进行分析。
thread id显示指定线程的运行堆栈
$ thread 1
"main" Id=1 WAITING on java.util.concurrent.CountDownLatch$Sync@29fafb28at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)- waiting on java.util.concurrent.CountDownLatch$Sync@29fafb28at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.parkAndCheckInterrupt(AbstractQueuedSynchronizer.java:836)at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.doAcquireSharedInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:997)at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireSharedInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:1304)at java.util.concurrent.CountDownLatch.await(CountDownLatch.java:231)thread --state 查看指定状态的线程
[arthas@28114]$ thread --state WAITING
Threads Total: 16, NEW: 0, RUNNABLE: 9, BLOCKED: 0, WAITING: 3, TIMED_WAITING: 4, TERMINATED: 0
ID NAME GROUP PRIORITY STATE %CPU DELTA_TIME TIME INTERRUPTE DAEMON
3 Finalizer system 8 WAITING 0.0 0.000 0:0.000 false true
20 arthas-UserStat system 9 WAITING 0.0 0.000 0:0.001 false true
14 arthas-timer system 9 WAITING 0.0 0.000jvm
查看当前 JVM 信息
$ jvm
RUNTIME
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------MACHINE-NAME 37@ff267334bb65JVM-START-TIME 2020-07-23 07:50:36MANAGEMENT-SPEC-VERSION 1.2SPEC-NAME Java Virtual Machine SpecificationSPEC-VENDOR Oracle CorporationSPEC-VERSION 1.8VM-NAME Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VMVM-VENDOR Oracle CorporationVM-VERSION 25.201-b09INPUT-ARGUMENTS []CLASS-PATH demo-arthas-spring-boot.jarBOOT-CLASS-PATH /usr/lib/jvm/java-8-oracle/jre/lib/resources.jar:/usr/lib/jvm/java-8-oracle/jre/lib/rt.jar:/usr/lib/jvm/java-8-oracle/jre/lib/sunrsasign.jar:/usr/lib/jvm/java-8-oracle/jre/lib/jsse.jar:/usr/lib/jvm/java-8-oracle/jre/lib/jce.jar:/usr/lib/jvm/java-8-oracle/jre/lib/charsets.jar:/usr/lib/jvm/java-8-oracle/jre/lib/jfr.jar:/usr/lib/jvm/java-8-oracle/jre/classesLIBRARY-PATH /usr/java/packages/lib/amd64:/usr/lib64:/lib64:/lib:/usr/lib--------------------------------------------------------------------------------------------------------------CLASS-LOADING
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------LOADED-CLASS-COUNT 7529TOTAL-LOADED-CLASS-COUNT 7529UNLOADED-CLASS-COUNT 0IS-VERBOSE false--------------------------------------------------------------------------------------------------------------COMPILATION
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------NAME HotSpot 64-Bit Tiered CompilersTOTAL-COMPILE-TIME 14921(ms)--------------------------------------------------------------------------------------------------------------GARBAGE-COLLECTORS
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------PS Scavenge name : PS Scavenge[count/time (ms)] collectionCount : 7collectionTime : 68PS MarkSweep name : PS MarkSweep[count/time (ms)] collectionCount : 1collectionTime : 47--------------------------------------------------------------------------------------------------------------MEMORY-MANAGERS
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------CodeCacheManager Code CacheMetaspace Manager MetaspaceCompressed Class SpaceCopy Eden SpaceSurvivor SpaceMarkSweepCompact Eden SpaceSurvivor SpaceTenured Gen--------------------------------------------------------------------------------------------------------------MEMORY
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------HEAP-MEMORY-USAGE init : 268435456(256.0 MiB)[memory in bytes] used : 18039504(17.2 MiB)committed : 181403648(173.0 MiB)max : 3817865216(3.6 GiB)NO-HEAP-MEMORY-USAGE init : 2555904(2.4 MiB)[memory in bytes] used : 33926216(32.4 MiB)committed : 35176448(33.5 MiB)max : -1(-1 B)--------------------------------------------------------------------------------------------------------------OPERATING-SYSTEM
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------OS LinuxARCH amd64PROCESSORS-COUNT 3LOAD-AVERAGE 29.53VERSION 4.15.0-52-generic--------------------------------------------------------------------------------------------------------------THREAD
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------COUNT 30DAEMON-COUNT 24PEAK-COUNT 31STARTED-COUNT 36DEADLOCK-COUNT 0--------------------------------------------------------------------------------------------------------------FILE-DESCRIPTOR
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------MAX-FILE-DESCRIPTOR-COUNT 1048576OPEN-FILE-DESCRIPTOR-COUNT 100
Affect(row-cnt:0) cost in 88 ms.memory
查看 JVM 内存信息。
$ memory
Memory used total max usage
heap 32M 256M 4096M 0.79%
g1_eden_space 11M 68M -1 16.18%
g1_old_gen 17M 184M 4096M 0.43%
g1_survivor_space 4M 4M -1 100.00%
nonheap 35M 39M -1 89.55%
codeheap_'non-nmethods' 1M 2M 5M 20.53%
metaspace 26M 27M -1 96.88%
codeheap_'profiled_nmethods' 4M 4M 117M 3.57%
compressed_class_space 2M 3M 1024M 0.29%
codeheap_'non-profiled_nmethods' 685K 2496K 120032K 0.57%
mapped 0K 0K - 0.00%
direct 48M 48M - 100.00%监视方法调用
我们可以使用Arthas来监视方法，这在调试应用程序的性能问题时非常方便。为此，我们可以使用monitor命令。
monitor命令需要一个-c <秒数>标志和两个参数 - 限定类名和方法名。
$ monitor -c 5 demo.MathGame primeFactors
Press Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 94 ms.timestamp class method total success fail avg-rt(ms) fail-rate
-----------------------------------------------------------------------------------------------2018-12-03 19:06:38 demo.MathGame primeFactors 5 1 4 1.15 80.00%timestamp class method total success fail avg-rt(ms) fail-rate
-----------------------------------------------------------------------------------------------2018-12-03 19:06:43 demo.MathGame primeFactors 5 3 2 42.29 40.00%timestamp class method total success fail avg-rt(ms) fail-rate
-----------------------------------------------------------------------------------------------2018-12-03 19:06:48 demo.MathGame primeFactors 5 3 2 67.92 40.00%timestamp class method total success fail avg-rt(ms) fail-rate
-----------------------------------------------------------------------------------------------2018-12-03 19:06:53 demo.MathGame primeFactors 5 2 3 0.25 60.00%timestamp class method total success fail avg-rt(ms) fail-rate
-----------------------------------------------------------------------------------------------2018-12-03 19:06:58 demo.MathGame primeFactors 1 1 0 0.45 0.00%timestamp class method total success fail avg-rt(ms) fail-rate
-----------------------------------------------------------------------------------------------2018-12-03 19:07:03 demo.MathGame primeFactors 2 2 0 3182.72 0.00%
监控方法参数
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。
条件表达式的例子
$ watch demo.MathGame primeFactors "{params[0],target}" "params[0]<0"
Press Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 68 ms.
ts=2018-12-03 19:36:04; [cost=0.530255ms] result=@ArrayList[@Integer[-18178089],@MathGame[demo.MathGame@41cf53f9],
]更多参考：https://arthas.aliyun.com/doc/watch.html
命令列表
基础命令
base64 #base64 编码转换，和 linux 里的 base64 命令类似
cat #打印文件内容，和 linux 里的 cat 命令类似
cls #清空当前屏幕区域
echo #打印参数，和 linux 里的 echo 命令类似
grep #匹配查找，和 linux 里的 grep 命令类似
help #查看命令帮助信息
history #打印命令历史
keymap #Arthas 快捷键列表及自定义快捷键
pwd #返回当前的工作目录，和 linux 命令类似
quit #退出当前 Arthas 客户端，其他 Arthas 客户端不受影响
reset #重置增强类，将被 Arthas 增强过的类全部还原，Arthas 服务端关闭时会重置所有增强过的类
session #查看当前会话的信息
stop #关闭 Arthas 服务端，所有 Arthas 客户端全部退出
tee #复制标准输入到标准输出和指定的文件，和 linux 里的 tee 命令类似
version #输出当前目标 Java 进程所加载的 Arthas 版本号jvm 相关
dashboard #当前系统的实时数据面板
getstatic #查看类的静态属性
heapdump #dump java heap, 类似 jmap 命令的 heap dump 功能
jvm #查看当前 JVM 的信息
logger #查看和修改 logger
mbean #查看 Mbean 的信息
memory #查看 JVM 的内存信息
ognl #执行 ognl 表达式
perfcounter #查看当前 JVM 的 Perf Counter 信息
sysenv #查看 JVM 的环境变量
sysprop #查看和修改 JVM 的系统属性
thread #查看当前 JVM 的线程堆栈信息
vmoption #查看和修改 JVM 里诊断相关的 option
vmtool #从 jvm 里查询对象，执行 forceGcclass/classloader 相关
classloader #查看 classloader 的继承树，urls，类加载信息，使用 classloader 去 getResource
dump #dump 已加载类的 byte code 到特定目录
jad #反编译指定已加载类的源码
mc #内存编译器，内存编译.java文件为.class文件
redefine #加载外部的.class文件，redefine 到 JVM 里
retransform #加载外部的.class文件，retransform 到 JVM 里
sc #查看 JVM 已加载的类信息
sm #查看已加载类的方法信息monitor/watch/trace 相关
monitor #方法执行监控
stack #输出当前方法被调用的调用路径
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
tt #方法执行数据的时空隧道，记录下指定方法每次调用的入参和返回信息，并能对这些不同的时间下调用进行观测
watch #方法执行数据观测总结
在本教程中，我们探索了Arthas的一些最强大和有用的功能。
正如我们所见，Arthas有许多命令可以帮助我们诊断各种问题。当我们无法访问正在审查的应用程序的代码，或者我们想快速诊断在服务器上运行的有问题的应用程序时，它也可以特别有帮助。
参考资料：
官方文档：https://arthas.aliyun.com/doc/
Arthas的GitHub仓库地址：https://github.com/alibaba/arthas
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