一、简介

1、概述

Arthas是Java程序的诊断工具，可以对运行中的Java应用进行无侵入式诊断分析，它支持热加载类、实时线程监控、诊断方法调用、分析内存占用等多种功能，能够帮助开发者快速定位问题和排查故障。

2、核心功能

  • 定位线程问题

分析CPU占用过高、线程卡死、死锁、频繁BLOCKED等问题，可以使用thread命令。

例如：thread -n 3输出最耗CPU的3条线程及堆栈；thread -b显示死锁线程。

  • 定位方法问题

分析某个方法的耗时情况，以及被谁调用、入参/返回值是什么等，可以使用trace命令。

例如：trace com.xxx.PayService doPay显示PayService.doPay()方法的调用及耗时情况。

  • 定位内存与GC问题

无需jmap dump命令生成dump文件，就能知道谁占用内存最大、谁创建对象最多；可以使用dashboard命令查看：堆、线程数、GC次数等实时面板。

  • 热更新与反编译

可以反编译任何一个类，并在内存里编译替换原来的类，可以使用jad、mc和redefine命令。

例如：使用jad命令反编译Config类：

jad --source-only com.xxx.Config > /tmp/Config.java

修改Config.java类后，使用mc命令直接在服务端内存里编译：

mc /tmp/Config.java -d /tmp

使用redefine命令完成热更新：

redefine /tmp/com/xxx/Config.class
  • 性能采样与火焰图

使用profiler命令生成火焰图，分析CPU占用率升高原因。

profiler start -e cpu
...等待30s...
profiler stop --format flamegraph

二、安装与运行

  • 安装

在官网下载Arthas并解压。

  • 运行

在解压后的目录中运行以下命令：

java -jar arthas-boot.jar

三、常用命令

1、JVM监控相关命令

  • dashboard

查看系统的实时数据面板，包括CPU使用率、线程状态、内存使用情况等关键信息；如果线程CPU使用率大于50%就需要关注。

#3s 刷新一次
dashboard -i 3000

#刷新5次后停止
dashboard -n 5
  • thread

查看当前JVM线程堆栈信息。

#5s采样期内最耗CPU的3条线程
thread -n 3 -i 5000

#列出阻塞线程
thread --state BLOCKED
  • gc

查看GC的相关信息，包括GC次数、消耗的时间等，便于监控垃圾回收情况。

#最近10次的GC记录
gc -n 10

2、类与字节码相关命令

  • sc

Search Class：列出已加载的类信息，可以查找特定类的加载信息，包括类的详细信息、类加载器等；

#-d打印字段/方法，-f打印常量池
sc -d -f java.lang.String

#用classloader hash精确定位同名类
sc -d *StringUtils 
sc -c 2a139a55 *StringUtils #2a139a55为上一步结果中classloader的哈希码
  • jad

反编译已加载类的源码。

#查看String类的源码
jad java.lang.String

#反编译并保存源码
jad --source-only com.xxx.MyUtil > /tmp/MyUtil.java

#查看指定方法源码
jad --source-only com.xxx.MyUtil myMethod

--source-only仅显示源码，不显示其他元数据。

  • redefine/retransform

动态加载外部.class文件，修改类定义，实现代码的热更新。

#覆盖原字节码，新的类结构不能改变（字段、方法签名都不能增删）
redefine /tmp/MyUtil.class

#可以增删字段/方法，但必须借助Java-agent提前注册ClassFileTransformer
retransform /tmp/MyUtil.class

3、方法观测相关命令

  • watch

观测方法执行时的入参、返回值和抛出异常等。

#查看DemoController类中test方法的参数
watch com.demo.controller.DemoController test '-params'

#查看DemoController类中test方法的返回值
watch com.demo.controller.DemoController test 'returnObj'
  • trace

追踪方法内部调用路径及其耗时。

#追踪DemoController类中test方法的调用路径及耗时
trace com.demo.controller.DemoController test

#同时追踪两个类的全部方法
trace -E com.xxx.A|com.xxx.B *
  • monitor

对方法执行情况进行监控，默认间隔1秒输出一次监控数据。

#查看该方法每秒的调用次数、执行总时长、平均时长
monitor com.demo.controller.DemoController test

#修改默认间隔为5秒
monitor -c 5 com.xxx.OrderService pay
  • tt

记录下指定方法每次调用的入参和返回信息，并能对这些不同时间下的调用进行观测。

#只记录一次该方法的调用情况
tt -n 1 com.demo.controller.DemoController test

#输出方法调用路径上的每个节点的耗时
tt --trace com.demo.controller.DemoController test

4、其他命令

  • profiler

生成火焰图进行性能分析；使用profiler start启动profiler，默认生成cpu的火焰图；使用profiler stop停止profiler并生成火焰图结果。

  • dump

将已加载类的字节码dump到磁盘。

#把String.class字节码保存到磁盘
dump -d /tmp/dump java.lang.String
  • options

查看或设置Arthas全局配置。

四、案例

1、代码

  • pom.xml
<parent>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
	<version>2.7.18</version>
	<relativePath />
</parent>

<dependencies>
	<dependency>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
	</dependency>
</dependencies>
  • Controller
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class HelloController {

	@GetMapping("/hello")
	public String hello(String name) {
		try {
			Thread.sleep(600000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
        return "hello " + name;
	}
}
  • 主程序
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class App {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(App.class, args);
	}
}

2、Arthas

启动案例服务和arthas，选择进程：

  • dashboard

查看整体面板：

  • thread

查看线程：

  • trace

查看方法耗时：

  • watch

查看方法入参和返回值：

  • jad

查看方法代码：

  • 热更新

反编译HelloController类，删除线程sleep的代码并更新：

jad --source-only demo.HelloController > D:/tmp/HelloController.java

反编译后的代码删除线程sleep的代码：

       /*
        * Decompiled with CFR.
        */
       package demo;
       
       import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
       import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
       
       @RestController
       public class HelloController {
           @GetMapping(value={"/hello"})
           public String hello(String name) {
               return "hello " + name;
           }
       }

编译：

mc D:/tmp/HelloController.java -d D:/tmp

热更新：

redefine D:/tmp/demo/HelloController.class

再次访问http://localhost:8080/hello?name=jack会立即看到响应hello jack。

参考资料