Arthas，你真是Java程序员的大力丸
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1. Arthas是什么
Arthas（阿尔萨斯）是一款由阿里巴巴开源团队开发的Java应用性能监控与诊断工具。它作为一种开源的Java诊断工具，主要用于在生产环境中实时监控、分析和诊断Java应用程序的性能问题。Arthas提供了一系列的命令行工具，可以实时查看Java应用的运行状态、堆栈信息、方法执行耗时等关键性能数据，帮助开发者快速定位并解决问题。
2. Arthas的使用场景
Arthas适用于各种Java应用场景，特别是在生产环境中解决实时性能问题。以下是一些常见的使用场景：
2.1 性能问题定位
Arthas可以实时监控应用程序的性能数据，包括方法执行时间、线程状态等，帮助开发者快速定位潜在的性能瓶颈。
2.2 实时调试
在生产环境中，使用Arthas可以实时进行代码调试，查看变量的值、修改变量的值，甚至动态加载类，而不需要重启应用。
2.3 内存分析
Arthas支持对Java应用的内存进行实时分析，帮助开发者查找内存泄漏、优化内存使用等问题。
2.4 线上问题快速定位
Arthas可以在生产环境中实时诊断问题，无需重启应用，从而快速定位线上故障，提高故障排查效率。
3. Arthas怎么使用
Arthas的使用相对简单，主要通过命令行工具进行操作。以下是一些基本的使用步骤：
3.1 下载安装
首先，通过官方网站或Maven仓库下载Arthas，并解压到本地目录。
官方文档：https://alibaba.github.io/arthas
到官方的开源地址：https://github.com/alibaba/arthas，或者国内的Gitee地址下去下载arthas的jar包。
# github下载
wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar
# 或者 Gitee 下载
wget https://arthas.gitee.io/arthas-boot.jar
# 打印帮助信息
java -jar arthas-boot.jar -h
3.2 运行Arthas
Arthas 只是一个 java 程序，所以可以直接用 java -jar 运行。运行时或者运行之后要选择要监测的 Java 进程。
# 运行方式1，先运行，在选择 Java 进程 PID
java -jar arthas-boot.jar
# 选择进程(输入[]内编号(不是PID)回车)
[INFO] arthas-boot version: 3.5.0
[INFO] Found existing java process, please choose one and hit RETURN.
* [1]: 24480 com.Arthas
[2]: 20520 com.jay.demos.ArthasTest
[3]: 16200 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
[4]: 21032 org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer
# 运行方式2，运行时选择 Java 进程 PID
java -jar arthas-boot.jar [PID]
3.4 使用Arthas命令
一旦连接成功，可以使用各种Arthas命令进行实时监控、诊断，例如：dashboard查看仪表盘、trace追踪方法调用、watch监控变量等。下面列举一些常用命令。
| 命令 | 介绍 |
|---|---|
| dashboard | 当前系统的实时数据面板 |
| thread | 查看当前 JVM 的线程堆栈信息 |
| watch | 方法执行数据观测 |
| 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 |
| stack | 输出当前方法被调用的调用路径 |
| 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 |
| monitor | 方法执行监控 |
| jvm | 查看当前 JVM 信息 |
| vmoption | 查看，更新 JVM 诊断相关的参数 |
| sc | 查看 JVM 已加载的类信息 |
| sm | 查看已加载类的方法信息 |
| jad | 反编译指定已加载类的源码 |
| classloader | 查看 classloader 的继承树，urls，类加载信息 |
| heapdump | 类似 jmap 命令的 heap dump 功能 |
3.5 退出
使用 shutdown 退出时 Arthas 同时自动重置所有增强过的类 。
4. Arthas的常用操作
上面已经了解了Arthas的使用场景以及启动方式，下面就来说说Arthas的使用方式。
首先，编写一个有各种异常场景的代码。这个代码模拟了CPU过高，线程阻塞，线程死锁，内存不断被消耗等场景。
将代码上传到Linux服务器上，通过 1. javac ArthasTest.java 命令编译将ArthasTest.java文件编译成ArthasTest.class文件。接着通过 java ArthasTest 命令来运行此文件。
import java.util.HashSet;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* <p>
* Arthas Demo
* 公众号：码农飞哥
*
* @Author 码农飞哥
*/
public class ArthasTest {
private static HashSet hashSet = new HashSet();
/**
* 线程池，大小1
*/
private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
public static void main(String[] args) {
// 模拟 CPU 过高
cpu();
// 模拟线程阻塞
thread();
// 模拟线程死锁
deadThread();
// 不断的向 hashSet 集合增加数据
addHashSetThread();
}
/**
* 不断的向 hashSet 集合添加数据
*/
public static void addHashSetThread() {
// 初始化常量
new Thread(() -> {
int count = 0;
while (true) {
try {
hashSet.add("count" + count);
Thread.sleep(10000);
count++;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
public static void cpu() {
cpuHigh();
cpuNormal();
}
/**
* 极度消耗CPU的线程
*/
private static void cpuHigh() {
Thread thread = new Thread(() -> {
while (true) {
System.out.println("极度消耗CPU的线程，任务死循环，cpu start 100");
}
});
// 添加到线程
executorService.submit(thread);
}
/**
* 普通消耗CPU的线程
*/
private static void cpuNormal() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
while (true) {
System.out.println("普通消耗CPU的线程，任务睡眠3000毫秒，死循环，cpu start");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}
/**
* 模拟线程阻塞,向已经满了的线程池提交线程
*/
private static void thread() {
Thread thread = new Thread(() -> {
while (true) {
System.out.println("模拟线程阻塞，thread start");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
// 添加到线程
executorService.submit(thread);
}
/**
* 死锁
*/
private static void deadThread() {
/** 创建资源 */
Object resourceA = new Object();
Object resourceB = new Object();
// 创建线程
Thread threadA = new Thread(() -> {
synchronized (resourceA) {
System.out.println(Thread.currentThread() + " get ResourceA");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resourceB");
synchronized (resourceB) {
System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceB");
}
}
});
Thread threadB = new Thread(() -> {
synchronized (resourceB) {
System.out.println(Thread.currentThread() + " get ResourceB");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resourceA");
synchronized (resourceA) {
System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceA");
}
}
});
threadA.start();
threadB.start();
}
}
4.1. 全局监控
首先通过 dashboard 命令查看当前系统的实时数据面板。结果如下，我们看到有两个线程的状态是BLOCKED状态。
4.2. 定位CPU最高的方法
上面的代码例子有一个 CPU 空转的死循环，非常的消耗 CPU性能，那么怎么找出来呢？
使用 thread查看所有线程信息，同时会列出每个线程的 CPU 使用率，可以看到图里 ID 为12 的线程 CPU 使用100%。
使用命令 thread 12 查看 CPU 消耗较高的 12 号线程信息，可以看到 CPU 使用较高的方法和行数。
上面是通过先观察总体的线程信息，然后查看具体的线程运行情况，如果只是为了寻找CPU使用较高的线程，那么可以通过 thread -n[显示的线程个数]，就可以排列出 CPU 使用率 Top N 的线程。
4.3. 线程死锁
在介绍线程死锁之前，首先回顾一下线程的几种常见状态：
- RUNNABLE : 线程正在运行状态
- TIMED_WAITIN：线程在等待运行中，调用以下方法会进入TIMED_WAITIN状态
- Thread#sleep()
- Object#wait() 并加了超时参数
- Thread#join() 并加了超时参数
- LockSupport#parkNanos()
- LockSupport#parkUntil()
- WAITIN：线程在等待运行中，调用以下方法会进入WAITIN状态
- Thread#sleep()
- Object#wait() 并加了超时参数
- Thread#join() 并加了超时参数
- LockSupport#parkNanos()
- LockSupport#parkUntil()
- BLOCKED 阻塞，等待锁
上面的模拟代码里，定义了线程池大小为1 的线程池，然后在 cpuHigh 方法里提交了一个线程，在 thread方法再次提交了一个线程，后面的这个线程因为线程池已满，会阻塞下来。
使用 thread | grep pool 命令查看线程池里线程信息。
上面的模拟代码里 deadThread方法实现了一个死锁，使用 thread -b 命令查看直接定位到死锁信息。
/**
* 死锁
*/
private static void deadThread() {
/** 创建资源 */
Object resourceA = new Object();
Object resourceB = new Object();
// 创建线程
Thread threadA = new Thread(() -> {
synchronized (resourceA) {
System.out.println(Thread.currentThread() + " get ResourceA");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resourceB");
synchronized (resourceB) {
System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceB");
}
}
});
Thread threadB = new Thread(() -> {
synchronized (resourceB) {
System.out.println(Thread.currentThread() + " get ResourceB");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resourceA");
synchronized (resourceA) {
System.out.println(Thread.currentThread() + " get resourceA");
}
}
});
threadA.start();
threadB.start();
}
4.4. 代码反编译
通过 jad ArthasTest 命令可以反编译代码。
4.5. 查看方法信息：
通过sm命令可以查看类中的所有方法信息。
4.6. 查看静态变量：
通过ognl ‘@ArthasTest@hashSet’ 命令可以查看 ArthasTest类的hashSet 静态变量的值。
4.7. 查看方法的调用耗时
先定义一个测试的方法，这里定义了UserController类以及UserServiceImpl类，UserController类作为接口的总入口。
import java.util.HashMap;
@RestController
@Slf4j
public class UserController {
@Autowired
private UserServiceImpl userService;
@GetMapping(value = "/user")
public HashMap<String, Object> getUser(Integer uid) throws Exception {
log.info("------模拟用户查询，uid={}----", uid);
// 模拟用户查询
userService.get(uid);
HashMap<String, Object> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put("uid", uid);
hashMap.put("name", "name" + uid);
return hashMap;
}
}
UserServiceImpl类作为业务实现。
package com.jay.demos.web;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Service;
@Service
@Slf4j
public class UserServiceImpl {
public void get(Integer uid) throws Exception {
check(uid);
service(uid);
redis(uid);
mysql(uid);
}
public void service(Integer uid) throws Exception {
int count = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
count += i;
}
log.info("service end {}", count);
}
public void redis(Integer uid) throws Exception {
int count = 0;
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
count += i;
}
log.info("redis end {}", count);
}
public void mysql(Integer uid) throws Exception {
long count = 0;
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
count += i;
}
log.info("mysql end {}", count);
}
public boolean check(Integer uid) throws Exception {
if (uid == null || uid < 0) {
log.error("uid不正确，uid:{}", uid);
throw new Exception("uid不正确");
}
return true;
}
}
如果要通过一个接口中，各部分的耗时，则可以使用： trace [类地址] [方法名] 。例如本例中的就是 trace com.jay.demos.web.UserController getUser
参考：
https://cloud.tencent.com/developer/article/1534894
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2. 老徐八年合伙人|飞巴三年合伙人|小林三年合伙人|AI 破局会员
3. CSDN 博客专家，全网 15 万粉丝，累计阅读量228万
4. 写技术类商业征文两年GMV六位数
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