arthas使用介紹

背景：

一次線上問題的綜合排查排查，兩個相同的系統的某個模塊，數據量更少的系統查詢更慢。
先說下總體思路：

1. 查看系統整理負載，網絡有100左右毫秒的延遲，看起來影響不大
2. 查看正序運行總體狀況，一次查詢會經歷3次FGC，有問題，解決後雖然會快一些可是仍是有點慢
3. 跟蹤調用棧，發現有點在獲查詢結果的時候特別慢
4. 排查是否有mysql慢查詢(定義爲1秒以上的查詢)，結果是沒有
5. 經過arthas發現調用了20屢次查詢，每次網絡延遲100ms，加起來就有2s了，定位出問題。

這樣看起來arthas真的很強大，它不只僅能處理上述問題，還能....

• 這個類從哪一個 jar 包加載的？爲何會報各類類相關的 Exception？
• 我改的代碼爲何沒有執行到？難道是我沒 commit？分支搞錯了？
• 遇到問題沒法在線上 debug，難道只能經過加日誌再從新發布嗎？
• 線上遇到某個用戶的數據處理有問題，但線上一樣沒法 debug，線下沒法重現！
• 是否有一個全局視角來查看系統的運行情況？
• 有什麼辦法能夠監控到JVM的實時運行狀態？
• 代碼出現異常，怎麼能獲取請求參數和返回值。

Arthas究竟是什麼

Arthas 是Alibaba開源的Java診斷工具，採用命令行交互模式，提供了豐富的功能，是排查jvm相關問題的利器。
在逛github時，發現了這款利器，深刻了解以後，簡直驚爲天人。下面先列舉一下它能作的一些事情：

• 提供性能看板，包括線程、cpu、內存等信息，而且會定時的刷新。
• 根據各類條件查看線程快照。好比找出cpu佔用率最高的n個線程等
• 輸出jvm的各類信息，如gc算法、jdk版本、ClassPath等
• 查看/設置sysprop和sysenv
• 查看某個類的靜態屬性，也能夠經過ognl語法執行一些語句
• 查看已加載的類的詳細信息，好比這個類從哪一個jar包加載的。也能夠查看類的方法的信息
• dump某個類的字節碼到指定目錄
• 直接反編譯指定的類
• 查看類加載器的一些信息
• 可讓jvm從新加載某個類
• 監控方法的執行，同時能夠獲取到執行的入參、出參以及拋出的異常
• 追蹤方法執行的調用棧，以及各個方法的調用時間

Arthas運行原理

Arthas命令列表

athas的各個命令

sc 和 sm

• 經過sc能夠查看已加載類的相關信息，好比該類是從哪一個jar包加載的，被哪一個類加載器加載的，以及是不是接口等等。
• sm查看已加載類的方法詳情。

dashboard

進入當前系統的實時數據面板，按 ctrl+c 退出。這個面板會實時刷新，其中包括線程信息、內存信息、gc信息、還有一些運行時的數據。
另外，當運行在Ali-tomcat時，會顯示當前tomcat的實時信息，如HTTP請求的qps, rt, 錯誤數, 線程池信息等等。

thread

經過thread命令能夠查看當前jvm進程的線程詳情。能夠查看線程的cpu使用時間佔比，經過指定各類參數能夠找出最忙的幾個線程，以及阻塞其餘線程的線程。具體如何使用這裏很少作介紹，你們能夠去看arthas的官方文檔。

當前最忙的前N個線程並打印堆棧
thread -i 5000 
thread -i 5000

jvm

經過jvm命令直接輸出當前jvm的各類信息。

getstatic

經過getstatic命令能夠方便的查看類的靜態屬性。

getstatic demo.MahtGame random

sysprop和sysenv

• 經過sysprop能夠查看全部的系統變量，也能夠設置某個系統變量。
• 同理，經過sysenv能夠查看全部的操做系統環境變量，也能夠查看設置某個環境變量。

ognl

執行ognl表達式，可執行任意代碼

Ognl @demo.MathGame@random

動態修改日誌級別

1. 經過ognl獲取對應類上的logger對象實現類
2. sc命令來查看具體從哪一個jar包里加載的，sc -d org.apache.log4j.Logger
3. 經過ognl修改日誌級別

更詳細的介紹：https://github.com/alibaba/arthas/issues/11

dump

將已加載類的字節碼dump到本地磁盤上。

jad

有時咱們常常會不肯定線上或者測試環境的包是不是咱們修改過的，這時候就能夠經過jad反編譯來看下。

反編譯指定已加載類的源碼，jad demo.MathGame

classloader

將 JVM 中全部的classloader的信息統計出來，並能夠展現繼承樹，urls等。

redafine

該命令能夠加載外部的.class文件，而後覆蓋 jvm已加載的類。注意，這個命令不必定都能覆蓋成功，若是添加了新的field，就不會加載成功。

關於redefine，arthas的github上有個很是經典的userCase：

https://github.com/alibaba/arthas/issues/263

動態更新代碼，不用重啓jvm

watch

• 讓你能方便的觀察到指定方法的調用狀況。能觀察到的範圍爲：返回值、拋出異常、入參，經過編寫 OGNL 表達式進行對應變量的查看。
• watch的使用姿式比較豐富，能夠在四個不一樣的場景觀察方法的執行。好比方法調用以前、方法調用以後、方法異常以後、方法結束以後。默認觀察的是方法結束以後。
• 若是觀察的是方法結束以後的場景，因爲入參可能在執行方法時被改變，因此此時輸出的可能不是真正的入參。所以，要看真正的入參，要看方法調用以前的，也就是加上-b的參數。
• 另外，使用-b參數觀察的話，則觀察不到方法返回的結果以及拋出的異常了。

參數名稱	參數說明
class-pattern	類名錶達式匹配
method-pattern	方法名錶達式匹配
express	觀察表達式
condition-express	條件表達式
[b]	在方法調用以前觀察
[e]	在方法異常以後觀察
[s]	在方法返回以後觀察
[f]	在方法結束以後(正常返回和異常返回)觀察
[E]	開啓正則表達式匹配，默認爲通配符匹配
[x:]	指定輸出結果的屬性遍歷深度，默認爲 1
[n:]	只執行n次，默認會不斷輸出，除非用戶按下cltr+c

# 觀察CommonTest的test方法
# 輸出 入參、返回結果、拋出的異常 —— 輸出的內容能夠動態調整
# 後面跟着的是 條件表達式，表示耗時超過10ms才輸出
# -n 表示只執行一次，-x表示 入參和返回結果的展開層次爲5層
watch *.CommonTest test "{params,returnObj,throwExp}" '#cost>10' -x 5 -n 1

# 耗時大於10ms而且第一個參數等於1才輸出
watch *.CommonTest test "{params,returnObj,throwExp}" '#cost>10 && params[0]==1' -x 5 -n 1
# 第一個參數大於1 而且第二個參數等於hello才輸出
watch *.CommonTest test "{params,returnObj,throwExp}" 'params[0]>1 && params[1]=="hello"' -x 5 -n 1
# 第一個參數小於5或者第二個參數等於"world"就輸出
watch *.CommonTest test "{params,returnObj,throwExp}" 'params[0]<5 || params[1]=="wolrd"' -x 5 -n 1
# 第一個參數的name字段等於world時才輸出。
# 因爲在方法執行過程當中參數的name屬性可能發生改變，所以加上-b才能觀察到真正的入參
watch -b *.CommonTest test "{params,returnObj,throwExp}" 'params[0].name=="wolrd"' -x 5 -n 1

# 因爲同時指定了-s和-b，因此方法被調用一次，就會輸出2次結果(兩個場景分開輸出)，分別是方法被調用前，和返回以後
# 注意，這裏若是-n只設置成1，那麼只會輸出-b對應的輸出,-s對應的輸出因爲沒有次數了就沒法輸出了
watch *.CommonTest test '{params,returnObj,throwExp}' -x 5 -n 2 -s -b

在填寫條件表達式時要注意一點，條件表達式中的params默認都是獲取的方法執行完後的參數信息，好比入參a的屬性name方法執行前是"hello",在方法執行後變成了"world",那麼條件表達式傳入'params[0].name="hello"'將不會輸出，只有填入'params[0].name="hello"'才能夠匹配上。這點對於後面的trace、stack命令也是同樣的。

查看方法輸入參數/返回值/異常信息，watch demo.MathGame primeFactors "{params,returnObj}" -x 2

monitor

monitor命令能夠監控方法的執行狀況。好比調用成功次數，失敗次數，失敗率、平均執行時間等等。默認120秒輸出一次，也就是說，當咱們輸入monitor命令以後，每120秒就會輸出一次統計結果。

經過-c參數能夠修改輸出頻率，支持通配符和正則表達式。
monitor -c 5 demo.MathGame primeFactors

trace

方法內部調用路徑，並輸出方法路徑上的每一個節點上耗時，tt命令會記錄每次方法調用的各類信息。它和watch有些類似可是它能記錄下各個時間點的調用信息，以後隨時查看，甚至replay此次調用。

trace demo.MathGame run

tt

timetunnel,記錄下指定方法每次調用的入參和返回信息，並能對這些不一樣的時間下調用進行觀測,同時可回放該方法調用
tt -t demo.MathGame primeFactors

直接重放請求參數

1.使用tt –t 類名次 方法名次
2.tt –play -i 1000

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另外介紹幾個我常常用的工具，jmap,jstat,jstack,dump這些基本的就不介紹了。

Tprofiler

TProfiler是一個能夠在生產環境長期使用的性能分析工具.它同時支持剖析和採樣兩種方式,記錄方法執行的時間和次數,生成方法熱點 對象建立熱點 線程狀態分析等數據,爲查找系統性能瓶頸提供數據支持.

TProfiler在JVM啓動時把時間採集程序注入到字節碼中,整個過程無需修改應用源碼.運行時會把數據寫到日誌文件,通常狀況下每小時輸出的日誌小於50M.

show-busy-java-threads

• 查找cpu性能消耗過程
  top命令找出消耗CPU高的Java進程及其線程id：
  開啓線程顯示模式（top -H，或是打開top後按H）
  按CPU使用率排序（top缺省是按CPU使用降序，已經合要求；打開top後按P能夠顯式指定按CPU使用降序）
  記下Java進程id及其CPU高的線程id
• 查看消耗CPU高的線程棧：
  用進程id做爲參數，jstack出有問題的Java進程
  手動轉換線程id成十六進制（能夠用printf %x 1234）
  在jstack輸出中查找十六進制的線程id（能夠用vim的查找功能/0x1234，或是grep 0x1234 -A 20）
• 查看對應的線程棧，分析問題
  查問題時，會要屢次上面的操做以分析肯定問題，這個過程太繁瑣太慢了。

參考：https://blog.csdn.net/u013332124/article/details/84888074#11_redefine_157