【Arthas技术专题】「快速入门指南」安装入门及基础指令介绍
Arthas特性介绍
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Arthas是Alibaba开源的Java诊断工具，深受开发者喜爱。在线排查问题，无需重启；动态跟踪Java代码；实时监控JVM状态。
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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。
Arthas解决范畴
- 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快速开始
使用arthas-boot(推荐)
下载arthas-boot.jar，然后用java -jar的方式启动：
下载文件
curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar
执行命令
java -jar arthas-boot.jar
打印帮助信息：
java -jar arthas-boot.jar -h
如果下载速度比较慢，可以使用aliyun的镜像：
java -jar arthas-boot.jar --repo-mirror aliyun --use-http
使用as.sh
Arthas 支持在 Linux/Unix/Mac 等平台上一键安装：
curl -L https://arthas.aliyun.com/install.sh | sh
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下载启动脚本文件 as.sh 到当前目录，你可以放在任何地方或将其加入到 $PATH 中。
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直接在shell下面执行./as.sh，就会进入交互界面。
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也可以执行./as.sh -h来获取更多参数信息。
Arthas基础指令
dashboard
在Arthas的命令行界面，输入dashboard，会实时展示当前JVM应用服务的多线程状态、JVM各内存区域、GC情况等信息。
参数信息
数据说明
- 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
JVM内部线程
- **Java8之后支持获取JVM内部线程CPU时间，这些线程只有名称和CPU时间，没有ID及状态等信息（显示ID为-1）。 **
- 内部线程观测到JVM活动，如GC、JIT编译等占用CPU情况，方便了解JVM整体运行状况。
- 当JVM堆(heap)/元数据(metaspace)空间不足或OOM时，可以看到GC线程的CPU占用率明显高于其他的线程。
当执行trace/watch/tt/redefine等命令后，可以看到JIT线程活动变得更频繁。因为JVM热更新class字节码时清除了此class相关的JIT编译结果，需要重新编译。
JVM内部线程包括下面几种：
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JIT编译线程: 如 C1 CompilerThread0, C2 CompilerThread0
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GC线程: 如GC Thread0, G1 Young RemSet Sampling
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其它内部线程: 如VM Periodic Task Thread, VM Thread, Service Thread
thread
查看当前线程信息，查看线程的堆栈。
参数说明
cpu使用率是如何统计出来的？
cpu使用率与linux 命令
top -H -p <pid>的线程%CPU类似，一段采样间隔时间内，当前JVM里各个线程的增量cpu时间与采样间隔时间的比例。
实际案例
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输入thread会显示所有线程的状态信息
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输入thread -n 3会显示当前最忙的3个线程，可以用来排查线程CPU消耗
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输入thread -b 会显示当前处于BLOCKED状态的线程，可以排查线程锁的问题
工作原理说明：
- 首先第一次采样，获取所有线程的CPU时间
java.lang.management.ThreadMXBean#getThreadCpuTime()
sun.management.HotspotThreadMBean.getInternalThreadCpuTimes()
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然后睡眠等待一个间隔时间（默认为200ms，可以通过 -i 指定间隔时间）
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再次第二次采样，获取所有线程的CPU时间，对比两次采样数据，计算出每个线程的增量CPU时间
线程CPU使用率 = 线程增量CPU时间 / 采样间隔时间 * 100%
注意： 这个统计也会产生一定的开销（JDK这个接口本身开销比较大），因此会看到as的线程占用一定的百分比，为了降低统计自身的开销带来的影响，可以把采样间隔拉长一些，比如5000毫秒。
最忙的前N个线程并打印堆栈：
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没有线程ID，包含[Internal]表示为JVM内部线程，参考dashboard命令的介绍。
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cpuUsage为采样间隔时间内线程的CPU使用率，与dashboard命令的数据一致。
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deltaTime为采样间隔时间内线程的增量CPU时间，小于1ms时被取整显示为0ms。
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time 线程运行总CPU时间。
输出所有相关的线程的明细：
thread -all
查看某个线程号对应的堆栈：
thread pid
查看指定状态的线程
thread –state <thread state>
jvm
输入jvm，查看jvm详细的性能数据
Runtime
Memory/OperationSystem/Thread
jad
对类进行反编译:
getstatic
- 推荐直接使用ognl命令，更加灵活。
- 通过getstatic命令可以方便的查看类的静态属性。使用方法为getstatic class_name field_name
sc
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查看JVM已加载的类信息。
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“Search-Class” 的简写，这个命令能搜索出所有已经加载到 JVM 中的 Class 信息，这个命令支持的参数有 [d]、[E]、[f] 和 [x:]。
mc
Memory Compiler/内存编译器，编译.java文件生成.class。
mc /tmp/TestSample.java
trace
通常说一个接口性能不好，其实就是接口响应时间比较长造成的，具体代码中哪个函数耗时比较长呢？可以使用trace功能来监控一下
解释：
- -j 参数可以过滤掉jdk自身的函数
sc
查找JVM中已经加载的类
$ sc -d org.springframework.web.context.support.XmlWebApplicationContext
class-info org.springframework.web.context.support.XmlWebApplicationContext
code-source /Users/xxx/work/test/WEB-INF/lib/spring-web-3.2.11.RELEASE.jar
name org.springframework.web.context.support.XmlWebApplicationContext
isInterface false
isAnnotation false
isEnum false
isAnonymousClass false
isArray false
isLocalClass false
isMemberClass false
isPrimitive false
isSynthetic false
simple-name XmlWebApplicationContext
modifier public
annotation
interfaces
super-class +-org.springframework.web.context.support.AbstractRefreshableWebApplicationContext
+-org.springframework.context.support.AbstractRefreshableConfigApplicationContext
+-org.springframework.context.support.AbstractRefreshableApplicationContext
+-org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext
+-org.springframework.core.io.DefaultResourceLoader
+-java.lang.Object
class-loader +-org.apache.catalina.loader.ParallelWebappClassLoader
+-java.net.URLClassLoader@6108b2d7
+-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
+-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1ddf84b8
classLoaderHash 25131501
sm
查看已加载类的方法信息
- “Search-Method” 的简写，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。
$ sm java.lang.String
java.lang.String-><init>
java.lang.String->equals
java.lang.String->toString
java.lang.String->hashCode
java.lang.String->compareTo
java.lang.String->indexOf
java.lang.String->valueOf
java.lang.String->checkBounds
java.lang.String->length
java.lang.String->isEmpty
java.lang.String->charAt
java.lang.String->codePointAt
java.lang.String->codePointBefore
java.lang.String->codePointCount
java.lang.String->offsetByCodePoints
java.lang.String->getChars
java.lang.String->getBytes
java.lang.String->contentEquals
java.lang.String->nonSyncContentEquals
java.lang.String->equalsIgnoreCase
java.lang.String->compareToIgnoreCase
java.lang.String->regionMatches
java.lang.String->startsWith
java.lang.String->endsWith
java.lang.String->indexOfSupplementary
java.lang.String->lastIndexOf
java.lang.String->lastIndexOfSupplementary
java.lang.String->substring
java.lang.String->subSequence
java.lang.String->concat
java.lang.String->replace
java.lang.String->matches
java.lang.String->contains
java.lang.String->replaceFirst
java.lang.String->replaceAll
java.lang.String->split
java.lang.String->join
java.lang.String->toLowerCase
java.lang.String->toUpperCase
java.lang.String->trim
java.lang.String->toCharArray
java.lang.String->format
java.lang.String->copyValueOf
java.lang.String->intern
stack
查看方法 test.arthas.TestSample#execute 的调用堆栈：
$ stack test.arthas.TestSample execute
Press Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 286 ms.
ts=2018-09-18 10:11:45;thread_name=http-bio-8080-exec-10;id=d9;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.apache.catalina.loader.ParallelWebappClassLoader@25131501
@test.arthas.TestSample.execute()
at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:624)
at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:731)
at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:303)
at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:208)
at org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter.doFilter(WsFilter.java:52)
at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:241)
at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:208)
at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:241)
at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:208)
at org.apache.catalina.core.StandardWrapperValve.invoke(StandardWrapperValve.java:220)
at org.apache.catalina.core.StandardContextValve.invoke(StandardContextValve.java:110)
...
at org.apache.catalina.core.StandardHostValve.invoke(StandardHostValve.java:169)
at org.apache.catalina.valves.ErrorReportValve.invoke(ErrorReportValve.java:103)
at org.apache.catalina.core.StandardEngineValve.invoke(StandardEngineValve.java:116)
at org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter.service(CoyoteAdapter.java:451)
at org.apache.coyote.http11.AbstractHttp11Processor.process(AbstractHttp11Processor.java:1121)
at org.apache.coyote.AbstractProtocol$AbstractConnectionHandler.process(AbstractProtocol.java:637)
at org.apache.tomcat.util.net.JIoEndpoint$SocketProcessor.run(JIoEndpoint.java:316)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread.java:61)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
retransform
加载外部的.class文件，retransform 热更新jvm已加载的类。
retransform /tmp/TestSample.class
retransform -c 327a647b /tmp/TestSample.class /tmp/Test\$Inner.class
retransform指定的 .class 文件
$ retransform /tmp/TestSample.class
retransform success, size: 1, classes:
com.TestSample
加载指定的 .class 文件，然后解析出class name，再retransform jvm中已加载的对应的类。每加载一个 .class 文件，则会记录一个 retransform entry。
如果多次执行 retransform 加载同一个 class 文件，则会有多条 retransform entry.
查看 retransform entry
$ retransform -l
Id ClassName TransformCount LoaderHash LoaderClassName
1 com.TestSample 1 null null
TransformCount 统计在 ClassFileTransformer#transform 函数里尝试返回 entry对应的 .class文件的次数，但并不表明transform一定成功。
删除指定 retransform entry
需要指定 id：
retransform -d 1
删除所有 retransform entry
retransform --deleteAll 显式触发 retransform
$ retransform --classPattern com.TestSample
retransform success, size: 1, classes:
com.TestSample
注意：对于同一个类，当存在多个 retransform entry时，如果显式触发 retransform ，则最后添加的entry生效(id最大的)。
消除 retransform 的影响
如果对某个类执行 retransform 之后，想消除影响，则需要：
删除这个类对应的 retransform entry
重新触发retransform
如果不清除掉所有的 retransform entry，并重新触发 retransform ，则arthas stop时，retransform过的类仍然生效。
