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Arthas 应用指南

Arthas 是 Alibaba 开源的 Java 诊断工具 。

简介

Arthas可以解决的问题：

  1. 这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？
  2. 我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？
  3. 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？
  4. 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！
  5. 是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？
  6. 有什么办法可以监控到 JVM 的实时运行状态？

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。

安装

使用arthas-boot（推荐）

下载arthas-boot.jar，然后用java -jar的方式启动：

wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar
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

  • 如果从 github 下载有问题，可以使用 gitee 镜像

    wget https://arthas.gitee.io/arthas-boot.jar

使用as.sh

Arthas 支持在 Linux/Unix/Mac 等平台上一键安装，请复制以下内容，并粘贴到命令行中，敲 回车 执行即可：

curl -L https://alibaba.github.io/arthas/install.sh | sh

上述命令会下载启动脚本文件 as.sh 到当前目录，你可以放在任何地方或将其加入到 $PATH 中。

直接在 shell 下面执行./as.sh，就会进入交互界面。

也可以执行./as.sh -h来获取更多参数信息。

  • 如果从 github 下载有问题，可以使用 gitee 镜像

    curl -L https://arthas.gitee.io/install.sh | sh

全量安装

最新版本，点击下载：下载地址

解压后，在文件夹里有arthas-boot.jar，直接用java -jar的方式启动：

java -jar arthas-boot.jar

打印帮助信息：

java -jar arthas-boot.jar -h

基础使用

启动 Demo

wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-demo.jar
java -jar arthas-demo.jar

arthas-demo是一个简单的程序，每隔一秒生成一个随机数，再执行质因式分解，并打印出分解结果。

arthas-demo源代码：查看

启动 arthas

在命令行下面执行（使用和目标进程一致的用户启动，否则可能 attach 失败）：

wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar
java -jar arthas-boot.jar
  • 执行该程序的用户需要和目标进程具有相同的权限。比如以admin用户来执行：sudo su admin && java -jar arthas-boot.jar 或 sudo -u admin -EH java -jar arthas-boot.jar。
  • 如果 attach 不上目标进程，可以查看~/logs/arthas/ 目录下的日志。
  • 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
  • java -jar arthas-boot.jar -h 打印更多参数信息。

选择应用 java 进程：

$ $ java -jar arthas-boot.jar
* [1]: 35542
  [2]: 71560 arthas-demo.jar

Demo 进程是第 2 个，则输入 2，再输入回车/enter。Arthas 会 attach 到目标进程上，并输出日志：

[INFO] Try to attach process 71560
[INFO] Attach process 71560 success.
[INFO] arthas-client connect 127.0.0.1 3658
  ,---.  ,------. ,--------.,--.  ,--.  ,---.   ,---.
 /  O  \ |  .--. ''--.  .--'|  '--'  | /  O  \ '   .-'
|  .-.  ||  '--'.'   |  |   |  .--.  ||  .-.  |`.  `-.
|  | |  ||  |\  \    |  |   |  |  |  ||  | |  |.-'    |
`--' `--'`--' '--'   `--'   `--'  `--'`--' `--'`-----'

wiki: https://alibaba.github.io/arthas
version: 3.0.5.20181127201536
pid: 71560
time: 2018-11-28 19:16:24

$

查看 dashboard

输入dashboard，按回车/enter，会展示当前进程的信息，按ctrl+c可以中断执行。

$ dashboard
ID     NAME                   GROUP          PRIORI STATE  %CPU    TIME   INTERRU DAEMON
17     pool-2-thread-1        system         5      WAITIN 67      0:0    false   false
27     Timer-for-arthas-dashb system         10     RUNNAB 32      0:0    false   true
11     AsyncAppender-Worker-a system         9      WAITIN 0       0:0    false   true
9      Attach Listener        system         9      RUNNAB 0       0:0    false   true
3      Finalizer              system         8      WAITIN 0       0:0    false   true
2      Reference Handler      system         10     WAITIN 0       0:0    false   true
4      Signal Dispatcher      system         9      RUNNAB 0       0:0    false   true
26     as-command-execute-dae system         10     TIMED_ 0       0:0    false   true
13     job-timeout            system         9      TIMED_ 0       0:0    false   true
1      main                   main           5      TIMED_ 0       0:0    false   false
14     nioEventLoopGroup-2-1  system         10     RUNNAB 0       0:0    false   false
18     nioEventLoopGroup-2-2  system         10     RUNNAB 0       0:0    false   false
23     nioEventLoopGroup-2-3  system         10     RUNNAB 0       0:0    false   false
15     nioEventLoopGroup-3-1  system         10     RUNNAB 0       0:0    false   false
Memory             used   total max    usage GC
heap               32M    155M  1820M  1.77% gc.ps_scavenge.count  4
ps_eden_space      14M    65M   672M   2.21% gc.ps_scavenge.time(m 166
ps_survivor_space  4M     5M    5M           s)
ps_old_gen         12M    85M   1365M  0.91% gc.ps_marksweep.count 0
nonheap            20M    23M   -1           gc.ps_marksweep.time( 0
code_cache         3M     5M    240M   1.32% ms)
Runtime
os.name                Mac OS X
os.version             10.13.4
java.version           1.8.0_162
java.home              /Library/Java/JavaVir
                       tualMachines/jdk1.8.0
                       _162.jdk/Contents/Hom
                       e/jre

通过 thread 命令来获取到arthas-demo进程的 Main Class

thread 1会打印线程 ID 1 的栈，通常是 main 函数的线程。

$ thread 1 | grep 'main('
    at demo.MathGame.main(MathGame.java:17)

通过 jad 来反编译 Main Class

$ jad demo.MathGame

ClassLoader:
+-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@3d4eac69
  +-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@66350f69

Location:
/tmp/arthas-demo.jar

/*
 * Decompiled with CFR 0_132.
 */
package demo;

import java.io.PrintStream;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class MathGame {
    private static Random random = new Random();
    private int illegalArgumentCount = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MathGame game = new MathGame();
        do {
            game.run();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1L);
        } while (true);
    }

    public void run() throws InterruptedException {
        try {
            int number = random.nextInt();
            List<Integer> primeFactors = this.primeFactors(number);
            MathGame.print(number, primeFactors);
        }
        catch (Exception e) {
            System.out.println(String.format("illegalArgumentCount:%3d, ", this.illegalArgumentCount) + e.getMessage());
        }
    }

    public static void print(int number, List<Integer> primeFactors) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer("" + number + "=");
        Iterator<Integer> iterator = primeFactors.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            int factor = iterator.next();
            sb.append(factor).append('*');
        }
        if (sb.charAt(sb.length() - 1) == '*') {
            sb.deleteCharAt(sb.length() - 1);
        }
        System.out.println(sb);
    }

    public List<Integer> primeFactors(int number) {
        if (number < 2) {
            ++this.illegalArgumentCount;
            throw new IllegalArgumentException("number is: " + number + ", need >= 2");
        }
        ArrayList<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
        int i = 2;
        while (i <= number) {
            if (number % i == 0) {
                result.add(i);
                number /= i;
                i = 2;
                continue;
            }
            ++i;
        }
        return result;
    }
}

Affect(row-cnt:1) cost in 970 ms.

watch

通过watch命令来查看demo.MathGame#primeFactors函数的返回值：

$ watch demo.MathGame primeFactors returnObj
Press Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 107 ms.
ts=2018-11-28 19:22:30; [cost=1.715367ms] result=null
ts=2018-11-28 19:22:31; [cost=0.185203ms] result=null
ts=2018-11-28 19:22:32; [cost=19.012416ms] result=@ArrayList[
    @Integer[5],
    @Integer[47],
    @Integer[2675531],
]
ts=2018-11-28 19:22:33; [cost=0.311395ms] result=@ArrayList[
    @Integer[2],
    @Integer[5],
    @Integer[317],
    @Integer[503],
    @Integer[887],
]
ts=2018-11-28 19:22:34; [cost=10.136007ms] result=@ArrayList[
    @Integer[2],
    @Integer[2],
    @Integer[3],
    @Integer[3],
    @Integer[31],
    @Integer[717593],
]
ts=2018-11-28 19:22:35; [cost=29.969732ms] result=@ArrayList[
    @Integer[5],
    @Integer[29],
    @Integer[7651739],
]

更多的功能可以查看进阶使用。

退出 arthas

如果只是退出当前的连接，可以用quit或者exit命令。Attach 到目标进程上的 arthas 还会继续运行，端口会保持开放，下次连接时可以直接连接上。

如果想完全退出 arthas，可以执行shutdown命令。

进阶使用

基础命令

  • help——查看命令帮助信息
  • cat——打印文件内容，和linux里的cat命令类似
  • pwd——返回当前的工作目录，和linux命令类似
  • cls——清空当前屏幕区域
  • session——查看当前会话的信息
  • 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
  • version——输出当前目标 Java 进程所加载的 Arthas 版本号
  • history——打印命令历史
  • quit——退出当前 Arthas 客户端，其他 Arthas 客户端不受影响
  • shutdown——关闭 Arthas 服务端，所有 Arthas 客户端全部退出
  • keymap——Arthas快捷键列表及自定义快捷键

jvm相关

  • 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
  • jvm——查看当前 JVM 的信息
  • sysprop——查看和修改JVM的系统属性
  • sysenv——查看JVM的环境变量
  • vmoption——查看和修改JVM里诊断相关的option
  • logger——查看和修改logger
  • getstatic——查看类的静态属性
  • ognl——执行ognl表达式
  • mbean——查看 Mbean 的信息
  • heapdump——dump java heap, 类似jmap命令的heap dump功能

class/classloader相关

  • 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
  • mc——内存编绎器，内存编绎.java文件为.class文件
  • redefine——加载外部的.class文件，redefine到JVM里
  • dump——dump 已加载类的 byte code 到特定目录
  • classloader——查看classloader的继承树，urls，类加载信息，使用classloader去getResource

monitor/watch/trace相关

请注意，这些命令，都通过字节码增强技术来实现的，会在指定类的方法中插入一些切面来实现数据统计和观测，因此在线上、预发使用时，请尽量明确需要观测的类、方法以及条件，诊断结束要执行 shutdown 或将增强过的类执行 reset 命令。

  • monitor——方法执行监控
  • 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

options

  • options——查看或设置Arthas全局开关

管道

Arthas支持使用管道对上述命令的结果进行进一步的处理，如sm java.lang.String * | grep 'index'

  • grep——搜索满足条件的�结果
  • plaintext——将�命令的结果去除ANSI颜色
  • wc——按行统计输出结果

后台异步任务

当线上出现偶发的问题，比如需要watch某个条件，而这个条件一天可能才会出现一次时，异步后台任务就派上用场了，详情请参考这里

  • 使用 > 将结果重写向到日志文件，使用 & 指定命令是后台运行，session断开不影响任务执行（生命周期默认为1天）
  • jobs——列出所有job
  • kill——强制终止任务
  • fg——将暂停的任务拉到前台执行
  • bg——将暂停的任务放到后台执行

Web Console

通过websocket连接Arthas。

用户数据回报

在3.1.4版本后，增加了用户数据回报功能，方便统一做安全或者历史数据统计。

在启动时，指定stat-url，就会回报执行的每一行命令，比如： ./as.sh --stat-url 'http://192.168.10.11:8080/api/stat'

在tunnel server里有一个示例的回报代码，用户可以自己在服务器上实现。

StatController.java

其他特性

参考资料