Java开发者福利：带你快速掌握Arthas的使用
Arthas 是一款线上监控诊断产品，通过全局视角实时查看应用 load、内存、gc、线程的状态信息，并能在不修改应用代码的情况下，对业务问题进行诊断，包括查看方法调用的出入参、异常，监测方法执行耗时，类加载信息等，大大提升线上问题排查效率。
Arthas 能做什么？当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas可以帮助你解决：
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？怎样直接从 JVM 内查找某个类的实例？总的来说，Arthas 的出现可以大大提升程序员对线上问题的排查、定位，从而达到快速解决问题的目的，更加详细的介绍可以参考：https://arthas.aliyun.com/
由于涉及到的内容比较多，本篇将从如下几个方面进行介绍和说明：
Arthas 快速安装与使用；Arthas 常用命令以及使用；Arthas 分析问题案例介绍；
一、Arthas 快速安装与使用 1、下载安装包安装包下载
全量下载的包为一个.zip结尾的压缩包文件
也可以在服务器下使用下面的命令进行下载
curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar得到如下的一个springboot的jar包
2、解压包并上传arthas包和demo的jar包 3、启动math-game.jar 和arthas-boot.jar启动 math-game.jar
启动 arthas-boot.jar
这时候，arthas会列出当前检测到的java进程，需要你手动选择某个进程，这里选择1，并按回车键即可；
出现上面的界面，表示 arthas 已经黏附到当前的这个进程上面去了，接下来就可以开始你的arthas学习使用之旅了；
二、Arthas 常用命令以及使用Arthas 官方提供了非常多的命令，用于生产环境的问题排查分析，下面列举一些常用的做详细的说明
1、dashboard1）输入dashboard(仪表板)，按 回车/enter ，会展示当前进程的信息，按 ctrl+c 可以中断执行；
2） dashboard命令可以查看cpu、线程状态，内存信息、GC情况和jdk版本等信息；
关于上面dashboard展示信息说明
第一部分显示JVM中运行的所有线程：所在线程组，优先级，线程的状态，CPU的占用率，是否是后台进程等；第二部分显示的JVM内存的使用情况；第三部分是操作系统的一些信息和Java版本号； 由于监控页面会实时刷新，默认每5000毫秒（5秒）刷新一次。可以通过 - i 参数指定刷新频率，-n 参数指定刷新次数。这个统计会有一定的开销，从截图中也可以看到arthas的cpu占比比较大，所以刷新频率不要太高，建议5秒以上，刷新次数建议10次以内； // 每10秒刷新一次，3次后停止 dashboard -i 10000 -n 3 2、thread使用thread命令可以查看线程的状态，显示的结果其实就是dashboard结果的第一栏
我们在线上排查问题的时候，往往需要查看进程中某个或者几个最占资源的线程，就可以使用thread命令进行着手分析，比如，上图中，我们需要分析arthas-demo 中的main线程，可以使用 thread + 线程编号 进行输出；
thread命令可以追加的参数
id：可以查看指定线程id的堆栈信息；-n value：找出最忙的value个线程，并打印堆栈信息；-b：找出当前正在阻塞其他线程的线程；-i value：指定采样cpu占比的时间间隔，默认为100ms；打印当前最忙的3个线程的堆栈信息
打印正在阻塞其他线程的线程
3、jad通过jad来反编译Main Class，生产环境下，当大致定位到问题时，想要进一步知道到底是哪一块的代码引起的问题时，不需要通过反编译工具下载jar包，直接通过jad命令，也可以将问题的代码反编译出来，如上面的demo的main class代码
4、watch函数执行数据观测，能方便观察到指定函数的调用情况。能观察到的范围为：返回值、抛出异常、入参，通过编写 OGNL 表达式进行对应变量的查看；
通过watch命令来查看 demo.MathGame#primeFactors 函数的返回值： 5、jvm 用于查看当前 JVM 的信息在jvm展示的信息列表中，通常比较关注 thread相关的信息
thread展示的核心参数说明：
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； 6、sysprop 查看和修改当前 JVM 的系统属性( System Property) 查看所有属性查看单个属性，支持通过tab补全
7、vmoption 查看，更新VM诊断相关的参数（比如展示出来我们熟悉的JVM相关的参数和命令）通过这个命令，排查问题的时候，比如遇到需要排查GC或者JVM参数设置相关的问题时，就可以通过该命令进行分析和定位；
查看所有的选项 查看指定的选项 更新指定的选项 8、dump 将已加载类的字节码文件保存到特定目录：logs/arthas/classdump/参数说明：
数名称 参数说明 class-pattern 类名表达式匹配 [c:] 类所属 ClassLoader 的 hashcode [E] 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配 举例 把上面的demo包下的MathGame类的字节码文件保存到 ~/logs/arthas/classdump/ 目录下： dump demo.MathGame ~/logs/arthas/classdump/执行完成后，在目录下可以看到相关dump后的文件
9、monitor方法执行监控对匹配 class-pattern ／ method-pattern 的类、方法的调用进行监控
monitor 命令是一个非实时返回的命令，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。 参数说明 参数名称 参数说明 class-pattern 类名表达式匹配 method-pattern 方法名表达式匹配 [E] 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配 [c:] 统计周期，默认值为120秒过5秒统计一次，统计类demo.MathGame中primeFactors方法
monitor -c 5 demo.MathGame primeFactors
上面的截图中，展示出了其监控的各个维度的信息，具体说明如下：
监控项 说明 timestamp 时间戳 class Java类 method 方法（构造方法、普通方法） total 调用次数 success 成功次数 fail 失败次数 rt 平均耗时 fail-rate 失败率 10、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 trace 命令能主动搜索 class-pattern ／ method-pattern 对应的方法调用路径，渲染和统计整 个调用链路上的所有性能开销和追踪调用链路； 观察表达式的构成主要由ognl 表达式组成，所以你可以这样写 "{params,returnObj}" ，只要是 一个合法的 ognl 表达式，都能被正常支持； 很多时候我们只想看到某个方法的rt大于某个时间之后的trace结果，现在Arthas可以按照方法执行的耗时来进行过滤了，例如 trace *StringUtils isBlank '#cost>100' 表示当执行时间超过100ms的时候，才会输出trace的结果； watch/stack/trace这个三个命令都支持 #cost； 核心参数说明： 参数名 参数说明 class-pattern 类名表达式匹配 method-pattern 方法名表达式匹配 condition-express 条件表达式 [E] 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配 [n:] 命令执行次数 #cost 方法执行耗时 1、trace函数指定类的指定方法 如果方法调用的次数很多，那么可以用 -n 参数指定捕捉结果的次数。比如下面的例子里，捕捉到一次调用 就退出命令。 默认情况下， trace 不会包含 jdk 里的函数调用，如果希望 trace jdk 里的函数，需要显式设置 -- skipJDKMethod false 。 trace --skipJDKMethod false demo.MathGame run 2、据调用耗时过滤，trace大于0.5ms的调用路径 trace demo.MathGame run '#cost > .5' 可以用正则表匹配路径上的多个类和函数，一定程度上达到多层 trace 的效果： trace -E com.test.ClassA|org.test.ClassB method1|method2|method3 11、stack 输出当前方法被调用的调用路径 很多时候我们知道一个方法被执行了，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，此时你就需要stack 命令；参数说明：
参数名称 参数说明 class-pattern 类名表达式匹配 method-pattern 方法名表达式匹配 condition-express 条件表达式 [E] 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配 [n:] 执行次数限制1、获取primeFactors的调用路径
stack demo.MathGame primeFactors补充说明：
条件表达式来过滤，第 0 个参数的值小于 0 ， -n 表示获取 2 次 stack demo.MathGame primeFactors 'params[0]<0' -n 2
2、按照执行时间过滤，耗时大于5毫秒
stack demo.MathGame primeFactors '#cost>5' 三、Arthas 分析问题案例 1、线程死锁看下面这段线程死锁的代码
public class ThreaLockTest { public static String obj1 = "obj1"; public static String obj2 = "obj2"; public static void main(String[] args) { LockA la = new LockA(); //锁A new Thread(la).start(); LockB lb = new LockB(); //锁B new Thread(lb).start(); } } class LockA implements Runnable{ public void run() { try { //异常捕获 System.out.println(" LockA 开始执行"); while(true){ synchronized (ThreaLockTest.obj1) { System.out.println(" LockA 锁住 obj1"); Thread.sleep(3000); // 此处等待是给B能锁住机会 synchronized (ThreaLockTest.obj2) { System.out.println(" LockA 锁住 obj2"); Thread.sleep(60 * 1000); //占据资源 } } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } class LockB implements Runnable{ public void run() { try { System.out.println(" LockB 开始执行"); while(true){ synchronized (ThreaLockTest.obj2) { System.out.println(" LockB 锁住 obj2"); Thread.sleep(3000); //给A能锁住机会 synchronized (ThreaLockTest.obj1) { System.out.println(" LockB 锁住 obj1"); Thread.sleep(60 * 1000); //占据资源 } } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }运行上面的代码，效果如下：
使用arthas 排查流程1）启动Arthas jar包，并黏附当前的这个死锁的进程
2）使用dashboard 命令定位当前的进程的整体情况
重点关注线程的状态，使用Arthas 的一点好处在于它清晰的罗列了线程的常见状态，比如这里死锁了，就展示出了 "BLOCKED" 状态，就能快速定位到死锁的线程；
3）使用 thread命令查询当前进程情况
4）使用jad命令反编译代码
通过第三步了解了死锁的类，就可以使用jad命令反编译一下代码，进一步定位造成死锁的代码块
那么通过上面几步的操作，定位到了造成线程死锁的代码的位置，就可以针对性的对代码进行优化和改进了；
2、CPU飙升问题有如下代码
public class CpuHighTest { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread thread = new Thread(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); try { Thread.sleep(30 * 60 * 1000); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } }); thread.setName("thread-" + i); thread.start(); } Thread highCpuThread = new Thread(() -> { int i = 0; while (true) { i++; } }); highCpuThread.setName("HighCpu"); highCpuThread.start(); } }运行这段程序后，前面 10 个线程都处于休眠状态，只有最后一个线程会持续的占用 CPU ，接下来我们使用Arthas 来定位问题；
1）启动Arthas jar包，并黏附当前的这个进程
2）使用dashboard 命令定位当前的进程的整体情况
可以看到这里有一个22的线程的CPU占用非常高，同时Arthas 直接将对应的类名展现出来了
3）使用 thread命令查询当前进程情况
进一步定位到是该类下的 main方法中出现的问题
4）使用jad命令反编译代码
通过jad命令定位出当前的问题代码，接下来就可以进一步分析和优化代码了
3、接口响应超时问题在生产环境下，随着时间的增长或业务规模的提升，发现某些接口的响应越来越慢，这时候就需要排查接口响应慢，甚至的超时的问题；
有如下代码，模拟一个超时的接口
@Autowired private OrderService orderService; //localhost:8089/create @GetMapping("/create") public String createOrder(){ return orderService.createOrder(); }业务层
@Service public class OrderService { public String createOrder() { System.out.println("开始执行业务"); handleUser(); handleOrder(); handleStock(); try { Thread.sleep(100000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "订单创建成功"; } public static void handleUser(){ System.out.println("开始处理用户业务"); try { Thread.sleep(20000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("用户业务处理完毕"); } public static void handleOrder(){ System.out.println("开始处理订单业务"); try { Thread.sleep(30000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("订单业务处理完毕"); } public static void handleStock(){ System.out.println("开始处理库存业务"); try { Thread.sleep(40000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("库存业务处理完毕"); } }将代码运行起来，并通过浏览器调用一下接口：http://localhost:8089/create，模拟接口长时间无响应的效果，接下来用 Arthas 来定位问题；
1）启动Arthas 并黏附当前的进程
2）使用dashboard 命令定位当前的进程的整体情况
在这一栏中，要重点关注这个 state 一栏，这里面显示出了进程中可能存在问题的线程
3）使用 thread命令查询当前进程情况
通过thread命令列出了该线程中的那个类的哪个方法处理的非常慢，到这里，就大致定位到了问题的接口和方法；
4）使用 trace 命令进一步观察当前的方法调用链路中的各阶段执行耗时情况
trace com.congge.web.MyController createOrder
在使用trace之后，根据链路中的各个阶段的执行耗时，进一步分析和定位到具体的代码块
一个真实的案例小编在日常开发中，正好遇到了一个接口响应慢的问题，这里给出大致的分析过程，业务操作如下图，通过F12可以定位到具体的接口
然后通过Arthas,定位到该类的接口地址，使用trace命令追踪到接口中的方法，最终追踪并定位到在 parseXXX的方法中的某个sql有一定的性能问题引发的
本篇使用较大的篇幅介绍了 Arthas的使用，希望对您有用，本篇到此结束，最后感谢观看！