线上监控诊断利器：Arthas，你值得拥有_阿里诊断工具arthas

1. 引言

在现代软件开发中，线上监控和诊断是确保应用稳定性和性能的关键环节。然而，对于Java开发者来说，传统的监控工具往往难以深入到代码层面进行实时分析。这正是Arthas这一线上监控诊断工具大展身手的地方。本文将深入探讨Arthas，帮助开发者更好地理解和运用这一强大的工具。

2. Arthas简介

Arthas是阿里巴巴开源的一款Java线上诊断工具，它提供了一种无需修改代码、无需重启应用的方式，来对运行中的Java应用进行监控和诊断。Arthas的核心功能包括实时监控、故障诊断、性能分析等。

3. 安装与配置

Arthas作为一个强大的Java诊断工具，其安装和配置过程非常简便。本节将详细介绍如何安装Arthas，以及如何进行基本配置，确保工具能够顺利运行并发挥其功能。

3.1 安装Arthas

3.1.1 通过Shell脚本安装

Arthas提供了一个简单的Shell脚本安装方式，适用于大多数Unix-like系统。你可以通过以下命令一键安装：

curl -L https://arthas.aliyun.com/install.sh | sh
1

执行该命令后，Arthas的压缩包将被下载并解压到当前用户的home目录下的.arthas/lib文件夹中。

3.1.2 手动下载安装

如果你的环境不适合使用Shell脚本，或者出于安全考虑，你可以选择手动下载Arthas的压缩包。访问Arthas的GitHub Releases页面，选择适合你操作系统的版本，下载对应的压缩包，并解压到你希望的目录。

3.1.3 Windows系统安装

对于Windows用户，可以直接下载as.bat文件，并将其放置在任何你希望的目录中。运行as.bat将启动Arthas。

3.2 配置Arthas

3.2.1 配置环境变量

为了更方便地使用Arthas，建议将其可执行文件路径添加到系统的环境变量中。这样，你就可以从任何目录下通过命令行启动Arthas。

• 对于Unix-like系统，可以将以下行添加到你的.bashrc或.zshrc文件中：

export PATH=$PATH:/path/to/arthas
1

• 对于Windows系统，可以通过“系统属性”->“高级”->“环境变量”来添加Arthas的路径。

3.2.2 配置Java进程

在启动Arthas之前，你需要知道要监控的Java进程的进程ID（PID）。可以通过jps命令查看所有Java进程及其PID。

jps
1

3.2.3 启动Arthas

使用以下命令启动Arthas，并连接到目标Java进程：

./as.sh
1

或者，如果你已经配置了环境变量，可以直接在任何目录下运行：

as
1

启动后，Arthas会提示你选择要连接的Java进程。选择相应的PID，然后按回车键，Arthas将连接到该进程并启动其控制台。

3.2.4 配置代理

如果你的网络环境需要通过代理访问外部资源，Arthas也支持配置代理。在启动Arthas之前，设置以下环境变量：

export HTTP_PROXY=http://your.proxy:port
export HTTPS_PROXY=https://your.proxy:port
1
2

3.2.5 配置日志输出

Arthas提供了日志输出功能，你可以将Arthas的操作日志输出到文件中，方便后续分析。通过以下命令启动Arthas，并指定日志文件路径：

./as.sh -c /path/to/your/arthas.log
1

3.3 验证安装

安装并配置完成后，你可以通过运行以下命令来验证Arthas是否正确安装：

as --version
1

这将显示Arthas的版本信息，如果看到版本号，说明Arthas已经成功安装。

4. 核心功能详解

Arthas提供了丰富的命令来帮助开发者进行应用监控和问题诊断。以下是一些核心功能的详细介绍和使用示例。

4.1 实时监控

4.1.1 Dashboard

使用场景：快速获取应用的概览信息。
命令目的：展示CPU、内存、线程和类加载情况。

dashboard
1

4.1.2 Thread

使用场景：监控应用的线程状态，排查死锁问题。
命令目的：查看线程的详细信息，包括线程ID、状态、锁信息等。

thread
1

4.1.3 Jstack

使用场景：生成线程快照，用于分析线程状态和死锁。
命令目的：输出当前所有线程的栈跟踪信息。

jstack
1

4.1.4 Web

使用场景：监控Web应用的HTTP请求和响应。
命令目的：查看所有HTTP请求的详细信息，包括请求头、参数、响应时间等。

web
1

4.2 故障诊断

4.2.1 Thread

使用场景：当应用响应变慢或停止响应时。
命令目的：找出导致问题的线程，比如死锁或长时间运行的线程。

thread -n 3
1

4.2.2 Scout

使用场景：应用中存在慢方法调用时。
命令目的：搜索慢方法，帮助定位性能瓶颈。

sc -d 3 com.example.YourClass.yourMethod
1

4.2.3 Trace

使用场景：需要了解方法调用的详细过程时。
命令目的：追踪方法的调用路径，包括调用耗时，帮助定位性能问题。

trace com.example.YourClass yourMethod
1

4.2.4 Watch

使用场景：需要监控特定方法的返回值或异常时。
命令目的：观察方法的执行结果，包括返回值或抛出的异常。

watch com.example.YourClass yourMethod returnObj
1

4.3 性能分析

4.3.1 HeapDump

使用场景：怀疑内存泄漏或需要分析内存使用情况时。
命令目的：生成堆转储文件，用于后续的内存分析。

heapdump
1

4.3.2 Monitor

使用场景：需要实时监控特定方法的调用情况时。
命令目的：实时监控方法的调用情况，包括调用耗时和调用次数。

monitor com.example.YourClass yourMethod
1

4.3.3 FlameGraph

使用场景：需要可视化方法调用的性能开销时。
命令目的：生成火焰图，直观展示方法调用的性能开销。

trace com.example.YourClass yourMethod --flamegraph
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4.4 类隔离

4.4.1 Classloader

使用场景：需要了解应用的类加载情况，排查类加载问题时。
命令目的：查看所有类加载器及其加载的类。

classloader
1

4.4.2 Redefine

使用场景：在不重启应用的情况下，测试修复后的类时。
命令目的：重新加载指定的类文件，实现热修复。

redefine /path/to/your/modified-class-file.jar
1

4.4.3 Jad

使用场景：需要查看或分析类的具体实现代码时。
命令目的：反编译指定的类，帮助理解类结构。

jad com.example.YourClass
1

4.5 动态追踪

4.5.1 Trace

使用场景：需要了解方法调用的详细路径和性能开销时。
命令目的：追踪方法的调用栈，包括调用耗时和调用次数。

trace com.example.YourClass yourMethod
1

4.5.2 Stack

使用场景：需要快速定位某个方法调用的当前状态时。
命令目的：查看指定方法的调用栈，帮助快速定位问题。

stack com.example.YourClass yourMethod
1

4.5.3 Async

使用场景：监控异步方法的执行情况，排查异步调用问题时。
命令目的：追踪异步方法的执行情况，包括执行时间和状态。

async com.example.YourClass yourAsyncMethod
1

5. 实战案例分析

在本节中，我们将通过详细的实战案例来展示如何使用Arthas解决实际问题。每个案例将包括背景信息、操作步骤、分析过程和具体的解决方案，包括具体的Arthas命令和脚本示例。

5.1 案例一：排查数据库访问慢的问题

5.1.1 背景信息

一个电商平台的搜索功能在用户量增加时响应缓慢，怀疑是数据库查询性能问题。

5.1.2 操作步骤

1. 启动Arthas并连接到目标Java进程：

   java -jar arthas-boot.jar
   1

2. 定位到具体执行慢的数据库访问代码：

   trace com.example.search.SearchService search
   1

5.1.3 分析过程

通过trace命令的输出，我们发现SearchService中的search方法在执行数据库查询时耗时高达1000ms。

5.1.4 解决方案

1. 使用tt命令进一步分析SQL执行情况：

   tt -E com.example.search.SearchService search
   1

2. 根据tt命令的输出，优化SQL语句：
   • 增加索引
   • 重写查询逻辑以减少数据加载

5.2 案例二：诊断应用死锁问题

5.2.1 背景信息

监控系统显示应用的CPU使用率异常升高，怀疑存在线程死锁。

5.2.2 操作步骤

1. 启动Arthas并连接到目标Java进程。
2. 使用thread命令查看线程状态：

   thread
   1

3. 使用jstack命令生成线程快照：

   jstack
   1

5.2.3 分析过程

通过thread命令发现两个线程ID为T1和T2相互持有对方锁对象，导致死锁。

5.2.4 解决方案

1. 使用thread -i <thread_id>命令查看具体线程信息：

   thread -i T1
   thread -i T2
   1
   2

2. 分析线程快照，确定死锁的代码位置。
3. 优化代码，避免两个线程同时持有对方需要的锁。

5.3 案例三：监控应用内存使用情况

5.3.1 背景信息

应用在运行一段时间后，出现内存溢出的异常。

5.3.2 操作步骤

1. 启动Arthas并连接到目标Java进程。
2. 使用heapdump命令生成堆转储文件：

   heapdump
   1

3. 使用MAT（Memory Analyzer Tool）或其他内存分析工具打开堆转储文件。

5.3.3 分析过程

通过MAT分析，发现一个ShoppingCart对象持有大量不再使用的商品对象。

5.3.4 解决方案

1. 使用watch命令监控ShoppingCart对象的引用情况：

   watch com.example.cart.ShoppingCart getCartSize '{params, returnObj}'
   1

2. 优化ShoppingCart类的逻辑，确保及时清理不再需要的商品对象。

5.4 案例四：优化应用启动时间

5.4.1 背景信息

应用启动时间过长，需要找出影响启动性能的因素。

5.4.2 操作步骤

1. 启动Arthas并连接到目标Java进程。
2. 使用dashboard命令监控应用启动情况：

   dashboard
   1

3. 使用classloader命令查看类加载情况。

5.4.3 分析过程

dashboard显示应用启动时加载了大量第三方库，其中一些库的加载时间较长。

5.4.4 解决方案

1. 使用monitor命令监控关键类和方法的加载时间：

   monitor -c 3 com.example.startup.StartupClass init
   1

2. 根据监控结果，优化类加载逻辑，如使用并行加载或懒加载。

5.5 案例五：热修复生产环境的代码

5.5.1 背景信息

生产环境中发现一个影响用户体验的bug，需要立即修复。

5.5.2 操作步骤

1. 启动Arthas并连接到目标Java进程。
2. 使用jad命令反编译有问题的类文件：

   jad com.example.service.FaultyService
   1

3. 在本地修复代码，并将新的类文件打包成JAR。

5.5.3 解决方案

1. 使用redefine命令重新加载新的类文件：

   redefine /path/to/your/modified-class-file.jar
   1

2. 验证修复效果，确保bug已被修复且没有引入新的问题。

5.6 案例六：监控异步任务执行情况

5.6.1 背景信息

一个电商平台的订单处理异步任务频繁失败。

5.6.2 操作步骤

1. 启动Arthas并连接到目标Java进程。
2. 使用async命令监控异步方法的执行情况：

   async com.example.order.OrderService processOrder
   1

5.6.3 分析过程

async命令的输出显示，某些异步任务因为资源不足而频繁失败。

5.6.4 解决方案

1. 使用monitor命令监控资源使用情况：

   monitor -c 5 com.example.order.OrderService processOrder
   1

2. 根据监控结果，优化资源分配策略，确保异步任务有足够的资源执行。

6. 常见问题及解决方案

在使用Arthas进行Java应用的监控和诊断时，可能会遇到各种问题。本节将列出一些常见的问题，并提供具体的解决方案，包括执行脚本。

6.1 问题一：Arthas连接失败

常见原因：目标Java进程的端口已被占用或防火墙限制。

解决方案：

1. 检查端口是否被占用：

   sudo lsof -i :port_number
   1

2. 如果端口被占用，找出占用进程并处理：

   sudo kill -9 process_id
   1

3. 检查防火墙设置，确保端口开放：

   sudo iptables -L
   1

6.2 问题二：无法获取目标Java进程的列表

常见原因：用户权限不足。

解决方案：

1. 以root用户运行Arthas或使用sudo提升权限：

   sudo arthas
   1

6.3 问题三：Arthas命令无响应或响应超时

常见原因：目标Java应用负载过高或网络延迟。

解决方案：

1. 降低系统负载后再尝试执行命令：

   ./as.sh --target-ip 127.0.0.1 --target-port 7777
   1

2. 检查网络连接，并尝试重新连接Arthas。

6.4 问题四：Arthas命令结果不准确或不完整

常见原因：命令参数错误或类加载器问题。

解决方案：

1. 确认命令参数正确，参考Arthas文档：

   trace --class-pattern com.example.* --method-pattern *doWork
   1

2. 使用classloader命令检查类加载器状态：

   classloader -l
   1

6.5 问题五：使用redefine命令时类加载失败

常见原因：类版本不兼容或类文件损坏。

解决方案：

1. 确保重新定义的类文件与应用中的类版本一致。
2. 使用jad命令检查类文件：

   jad com.example.YourClass
   1

6.6 问题六：heapdump命令执行后无法生成堆转储文件

常见原因：磁盘空间不足或权限问题。

解决方案：

1. 检查磁盘空间：

   df -h
   1

2. 确保当前用户有权限写入目标目录：

   ls -ld /path/to/directory
   1

6.7 问题七：无法监控到异步执行的方法

常见原因：使用了特殊的异步执行框架。

解决方案：

1. 确认async命令的使用方式：

   async -c 10 com.example.service.YourService yourAsyncMethod
   1

2. 如果问题依旧，可能需要检查框架文档或寻求社区帮助。

6.8 问题八：Arthas版本与Java版本不兼容

常见原因：Arthas版本与目标Java应用的JDK版本不一致。

解决方案：

1. 检查当前Java应用的JDK版本：

   java -version
   1

2. 下载并使用与JDK版本兼容的Arthas版本：

   curl -L https://arthas.aliyun.com/install.sh | sh -s -- version 3.1.2
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