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Arthas - Java 线上问题定位处理的终极利器

發布時間：2025/3/16 java 37 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Arthas - Java 线上问题定位处理的终极利器小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

前言

在使用?Arthas?之前，當遇到 Java 線上問題時，如 CPU 飆升、負載突高、內存溢出等問題，你需要查命令，查網絡，然后 jps、jstack、jmap、jhat、jstat、hprof 等一通操作。最終焦頭爛額，還不一定能查出問題所在。而現在，大多數的常見問題你都可以使用?Arthas?輕松定位，迅速解決，及時止損，準時下班。

1、Arthas 介紹

Arthas?是?Alibaba?在 2018 年 9 月開源的?Java 診斷工具。支持?JDK6+，采用命令行交互模式，提供?Tab?自動不全，可以方便的定位和診斷線上程序運行問題。截至本篇文章編寫時，已經收獲?Star?17000+。

Arthas?官方文檔十分詳細，本文也參考了官方文檔內容，同時在開源在的?Github?的項目里的?Issues?里不僅有問題反饋，更有大量的使用案例，也可以進行學習參考。

開源地址：https://github.com/alibaba/arthas

官方文檔：https://alibaba.github.io/arthas

2、Arthas 使用場景

得益于?Arthas?強大且豐富的功能，讓?Arthas?能做的事情超乎想象。下面僅僅列舉幾項常見的使用情況，更多的使用場景可以在熟悉了?Arthas?之后自行探索。

是否有一個全局視角來查看系統的運行狀況？

為什么 CPU 又升高了，到底是哪里占用了 CPU ？

運行的多線程有死鎖嗎？有阻塞嗎？

程序運行耗時很長，是哪里耗時比較長呢？如何監測呢？

這個類從哪個 jar 包加載的？為什么會報各種類相關的 Exception？

我改的代碼為什么沒有執行到？難道是我沒 commit？分支搞錯了？

遇到問題無法在線上 debug，難道只能通過加日志再重新發布嗎？

有什么辦法可以監控到 JVM 的實時運行狀態？

3、Arthas 怎么用

前文已經提到，Arthas?是一款命令行交互模式的 Java 診斷工具，由于是 Java 編寫，所以可以直接下載相應的 jar 包運行。

3.1 安裝

可以在官方 Github 上進行下載，如果速度較慢，可以嘗試國內的碼云 Gitee 下載。

#?github下載 wget?https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar #?或者?Gitee?下載 wget?https://arthas.gitee.io/arthas-boot.jar #?打印幫助信息 java?-jar?arthas-boot.jar?-h

3.2 運行

Arthas?只是一個 java 程序，所以可以直接用?java -jar?運行。運行時或者運行之后要選擇要監測的 Java 進程。

#?運行方式1，先運行，在選擇?Java?進程?PID java?-jar?arthas-boot.jar #?選擇進程(輸入[]內編號(不是PID)回車) [INFO]?arthas-boot?version:?3.1.4 [INFO]?Found?existing?java?process,?please?choose?one?and?hit?RETURN. *?[1]:?11616?com.Arthas[2]:?8676[3]:?16200?org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher[4]:?21032?org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer#?運行方式2，運行時選擇?Java?進程?PID java?-jar?arthas-boot.jar?[PID]

查看 PID 的方式可以通過?ps?命令，也可以通過 JDK 提供的?jps命令。

#?查看運行的?java?進程信息 $?jps?-mlvV? #?篩選?java?進程信息 $?jps?-mlvV?|?grep?[xxx]

jps?篩選想要的進程方式。

在出現?Arthas?Logo 之后就可以使用命令進行問題診斷了。下面會詳細介紹。

更多的啟動方式可以參考 help 幫助命令。

#?其他用法 EXAMPLES:java?-jar?arthas-boot.jar?<pid>java?-jar?arthas-boot.jar?--target-ip?0.0.0.0java?-jar?arthas-boot.jar?--telnet-port?9999?--http-port?-1java?-jar?arthas-boot.jar?--tunnel-server?'ws://192.168.10.11:7777/ws'java?-jar?arthas-boot.jar?--tunnel-server?'ws://192.168.10.11:7777/ws' --agent-id?bvDOe8XbTM2pQWjF4cfwjava?-jar?arthas-boot.jar?--stat-url?'http://192.168.10.11:8080/api/stat'java?-jar?arthas-boot.jar?-c?'sysprop;?thread'?<pid>java?-jar?arthas-boot.jar?-f?batch.as?<pid>java?-jar?arthas-boot.jar?--use-version?3.1.4java?-jar?arthas-boot.jar?--versionsjava?-jar?arthas-boot.jar?--session-timeout?3600java?-jar?arthas-boot.jar?--attach-onlyjava?-jar?arthas-boot.jar?--repo-mirror?aliyun?--use-http

3.3 web console

Arthas?目前支持?Web Console，在成功啟動連接進程之后就已經自動啟動，可以直接訪問 http://127.0.0.1:8563/ 訪問，頁面上的操作模式和控制臺完全一樣。

3.4 常用命令

下面列舉一些?Arthas?的常用命令，看到這里你可能還不知道怎么使用，別急，后面會一一介紹。

命令介紹

dashboard	當前系統的實時數據面板
thread	查看當前 JVM 的線程堆棧信息
watch	方法執行數據觀測
trace	方法內部調用路徑，并輸出方法路徑上的每個節點上耗時
stack	輸出當前方法被調用的調用路徑
tt	方法執行數據的時空隧道，記錄下指定方法每次調用的入參和返回信息，并能對這些不同的時間下調用進行觀測
monitor	方法執行監控
jvm	查看當前 JVM 信息
vmoption	查看，更新 JVM 診斷相關的參數
sc	查看 JVM 已加載的類信息
sm	查看已加載類的方法信息
jad	反編譯指定已加載類的源碼
classloader	查看 classloader 的繼承樹，urls，類加載信息
heapdump	類似 jmap 命令的 heap dump 功能

3.5 退出

使用 shutdown 退出時?Arthas?同時自動重置所有增強過的類。

4、Arthas 常用操作

上面已經了解了什么是?Arthas，以及?Arthas?的啟動方式，下面會依據一些情況，詳細說一說?Arthas?的使用方式。在使用命令的過程中如果有問題，每個命令都可以是?-h?查看幫助信息。

首先編寫一個有各種情況的測試類運行起來，再使用?Arthas?進行問題定位，

import?java.util.HashSet; import?java.util.concurrent.ExecutorService; import?java.util.concurrent.Executors; import?lombok.extern.slf4j.Slf4j;/***?<p>*?Arthas?Demo*?公眾號：未讀代碼**?@Author?niujinpeng*/ @Slf4j public?class?Arthas?{private?static?HashSet?hashSet?=?new?HashSet();/**?線程池，大小1*/private?static?ExecutorService?executorService?=?Executors.newFixedThreadPool(1);public?static?void?main(String[]?args)?{//?模擬?CPU?過高，這里注釋掉了，測試時可以打開//?cpu();//?模擬線程阻塞thread();//?模擬線程死鎖deadThread();//?不斷的向?hashSet?集合增加數據addHashSetThread();}/***?不斷的向?hashSet?集合添加數據*/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();}/***?極度消耗CPU的線程*/private?static?void?cpuHigh()?{Thread?thread?=?new?Thread(()?->?{while?(true)?{log.info("cpu?start?100");}});//?添加到線程executorService.submit(thread);}/***?普通消耗CPU的線程*/private?static?void?cpuNormal()?{for?(int?i?=?0;?i?<?10;?i++)?{new?Thread(()?->?{while?(true)?{log.info("cpu?start");try?{Thread.sleep(3000);}?catch?(InterruptedException?e)?{e.printStackTrace();}}}).start();}}/***?模擬線程阻塞,向已經滿了的線程池提交線程*/private?static?void?thread()?{Thread?thread?=?new?Thread(()?->?{while?(true)?{log.debug("thread?start");try?{Thread.sleep(3000);}?catch?(InterruptedException?e)?{e.printStackTrace();}}});//?添加到線程executorService.submit(thread);}/***?死鎖*/private?static?void?deadThread()?{/**?創建資源?*/Object?resourceA?=?new?Object();Object?resourceB?=?new?Object();//?創建線程Thread?threadA?=?new?Thread(()?->?{synchronized?(resourceA)?{log.info(Thread.currentThread()?+?"?get?ResourceA");try?{Thread.sleep(1000);}?catch?(InterruptedException?e)?{e.printStackTrace();}log.info(Thread.currentThread()?+?"waiting?get?resourceB");synchronized?(resourceB)?{log.info(Thread.currentThread()?+?"?get?resourceB");}}});Thread?threadB?=?new?Thread(()?->?{synchronized?(resourceB)?{log.info(Thread.currentThread()?+?"?get?ResourceB");try?{Thread.sleep(1000);}?catch?(InterruptedException?e)?{e.printStackTrace();}log.info(Thread.currentThread()?+?"waiting?get?resourceA");synchronized?(resourceA)?{log.info(Thread.currentThread()?+?"?get?resourceA");}}});threadA.start();threadB.start();} }

4.1 全局監控

使用?dashboard?命令可以概覽程序的線程、內存、GC、運行環境信息。

dashboard

4.2 CPU 為什么起飛了

上面的代碼例子有一個?CPU?空轉的死循環，非常的消耗?CPU性能，那么怎么找出來呢？

使用?thread查看所有線程信息，同時會列出每個線程的?CPU?使用率，可以看到圖里 ID 為12 的線程 CPU 使用100%。

使用命令?thread 12?查看 CPU 消耗較高的 12 號線程信息，可以看到 CPU 使用較高的方法和行數（這里的行數可能和上面代碼里的行數有區別，因為上面的代碼在我寫文章時候重新排過版了）。

上面是先通過觀察總體的線程信息，然后查看具體的線程運行情況。如果只是為了尋找 CPU 使用較高的線程，可以直接使用命令?thread -n [顯示的線程個數]?，就可以排列出 CPU 使用率?Top N?的線程。

定位到的 CPU 使用最高的方法。

4.3 線程池線程狀態

定位線程問題之前，先回顧一下線程的幾種常見狀態：

RUNNABLE?運行中
TIMED_WAITIN?調用了以下方法的線程會進入TIMED_WAITING：

Thread#sleep()

Object#wait() 并加了超時參數

Thread#join() 并加了超時參數

LockSupport#parkNanos()

LockSupport#parkUntil()

WAITING?當線程調用以下方法時會進入WAITING狀態：

Object#wait() 而且不加超時參數

Thread#join() 而且不加超時參數

LockSupport#park()

BLOCKED?阻塞，等待鎖

上面的模擬代碼里，定義了線程池大小為1 的線程池，然后在?cpuHigh?方法里提交了一個線程，在?thread方法再次提交了一個線程，后面的這個線程因為線程池已滿，會阻塞下來。

使用?thread | grep pool?命令查看線程池里線程信息。

可以看到線程池有?WAITING?的線程。

4.4 線程死鎖

上面的模擬代碼里?deadThread方法實現了一個死鎖，使用?thread -b?命令查看直接定位到死鎖信息。

/***?死鎖*/ private?static?void?deadThread()?{/**?創建資源?*/Object?resourceA?=?new?Object();Object?resourceB?=?new?Object();//?創建線程Thread?threadA?=?new?Thread(()?->?{synchronized?(resourceA)?{log.info(Thread.currentThread()?+?"?get?ResourceA");try?{Thread.sleep(1000);}?catch?(InterruptedException?e)?{e.printStackTrace();}log.info(Thread.currentThread()?+?"waiting?get?resourceB");synchronized?(resourceB)?{log.info(Thread.currentThread()?+?"?get?resourceB");}}});Thread?threadB?=?new?Thread(()?->?{synchronized?(resourceB)?{log.info(Thread.currentThread()?+?"?get?ResourceB");try?{Thread.sleep(1000);}?catch?(InterruptedException?e)?{e.printStackTrace();}log.info(Thread.currentThread()?+?"waiting?get?resourceA");synchronized?(resourceA)?{log.info(Thread.currentThread()?+?"?get?resourceA");}}});threadA.start();threadB.start(); }

檢查到的死鎖信息。

4.5 反編譯

上面的代碼放到了包?com下，假設這是一個線程環境，當懷疑當前運行的代碼不是自己想要的代碼時，可以直接反編譯出代碼，也可以選擇性的查看類的字段或方法信息。

如果懷疑不是自己的代碼，可以使用?jad?命令直接反編譯 class。

jad

jad?命令還提供了一些其他參數：

#?反編譯只顯示源碼 jad?--source-only?com.Arthas #?反編譯某個類的某個方法 jad?--source-only?com.Arthas?mysql

4.6 查看字段信息

使用 **sc -d -f ** 命令查看類的字段信息。

[arthas@20252]$?sc?-d?-f?com.Arthas sc?-d?-f?com.Arthasclass-info????????com.Arthascode-source???????/C:/Users/Niu/Desktop/arthas/target/classes/name??????????????com.ArthasisInterface???????falseisAnnotation??????falseisEnum????????????falseisAnonymousClass??falseisArray???????????falseisLocalClass??????falseisMemberClass?????falseisPrimitive???????falseisSynthetic???????falsesimple-name???????Arthasmodifier??????????publicannotationinterfacessuper-class???????+-java.lang.Objectclass-loader??????+-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2+-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@2ef1e4faclassLoaderHash???18b4aac2fields????????????modifierfinal,private,statictype????org.slf4j.Loggername????logvalue???Logger[com.Arthas]modifierprivate,statictype????java.util.HashSetname????hashSetvalue???[count1,?count2]modifierprivate,statictype????java.util.concurrent.ExecutorServicename????executorServicevalue???java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@71c03156[Running,?pool?size?=?1,?active?threads?=?1,?queued?tasks?=?0,?completed?tasks?=?0]Affect(row-cnt:1)?cost?in?9?ms.

4.7 查看方法信息

使用?sm?命令查看類的方法信息。

[arthas@22180]$?sm?com.Arthas com.Arthas?<init>()V com.Arthas?start()V com.Arthas?thread()V com.Arthas?deadThread()V com.Arthas?lambda$cpuHigh$1()V com.Arthas?cpuHigh()V com.Arthas?lambda$thread$3()V com.Arthas?addHashSetThread()V com.Arthas?cpuNormal()V com.Arthas?cpu()V com.Arthas?lambda$addHashSetThread$0()V com.Arthas?lambda$deadThread$4(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)V com.Arthas?lambda$deadThread$5(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)V com.Arthas?lambda$cpuNormal$2()V Affect(row-cnt:16)?cost?in?6?ms.

4.8 對變量的值很是好奇

使用?ognl?命令，ognl 表達式可以輕松操作想要的信息。

代碼還是上面的示例代碼，我們查看變量?hashSet?中的數據：

查看靜態變量?hashSet?信息。

[arthas@19856]$?ognl?'@com.Arthas@hashSet' @HashSet[@String[count1],@String[count2],@String[count29],@String[count28],@String[count0],@String[count27],@String[count5],@String[count26],@String[count6],@String[count25],@String[count3],@String[count24],

查看靜態變量 hashSet 大小。

[arthas@19856]$?ognl?'@com.Arthas@hashSet.size()'@Integer[57]

甚至可以進行操作。

[arthas@19856]$?ognl??'@com.Arthas@hashSet.add("test")'@Boolean[true] [arthas@19856]$ #?查看添加的字符 [arthas@19856]$?ognl??'@com.Arthas@hashSet'?|?grep?test@String[test], [arthas@19856]$

ognl?可以做很多事情，可以參考?ognl 表達式特殊用法( https://github.com/alibaba/arthas/issues/71 )。

4.9 程序有沒有問題

4.9.1 運行較慢、耗時較長

使用?trace?命令可以跟蹤統計方法耗時

這次換一個模擬代碼。一個最基礎的 Springboot 項目（當然，不想 Springboot 的話，你也可以直接在 UserController 里 main 方法啟動）控制層?getUser?方法調用了?userService.get(uid);，這個方法中分別進行check、service、redis、mysql操作。

@RestController @Slf4j public?class?UserController?{@Autowiredprivate?UserServiceImpl?userService;@GetMapping(value?=?"/user")public?HashMap<String,?Object>?getUser(Integer?uid)?throws?Exception?{//?模擬用戶查詢userService.get(uid);HashMap<String,?Object>?hashMap?=?new?HashMap<>();hashMap.put("uid",?uid);hashMap.put("name",?"name"?+?uid);return?hashMap;} }

模擬代碼 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不正確，uid:{}",?uid);throw?new?Exception("uid不正確");}return?true;} }

運行 Springboot 之后，使用 **trace== ** 命令開始檢測耗時情況。

[arthas@6592]$?trace?com.UserController?getUser

訪問接口?/getUser?，可以看到耗時信息，看到?com.UserServiceImpl:get()方法耗時較高。

繼續跟蹤耗時高的方法，然后再次訪問。

[arthas@6592]$?trace?com.UserServiceImpl?get

很清楚的看到是?com.UserServiceImpl的?mysql方法耗時是最高的。

Affect(class-cnt:1?,?method-cnt:1)?cost?in?31?ms. `---ts=2019-10-16?14:40:10;thread_name=http-nio-8080-exec-8;id=1f;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@23a918c7`---[6.792201ms]?com.UserServiceImpl:get()+---[0.008ms]?com.UserServiceImpl:check()?#17+---[0.076ms]?com.UserServiceImpl:service()?#18+---[0.1089ms]?com.UserServiceImpl:redis()?#19`---[6.528899ms]?com.UserServiceImpl:mysql()?#20

4.9.2 統計方法耗時

使用?monitor?命令監控統計方法的執行情況。

每5秒統計一次?com.UserServiceImpl?類的?get?方法執行情況。

monitor?-c?5?com.UserServiceImpl?get

4.10 想觀察方法信息

下面的示例用到了文章的前兩個模擬代碼。

4.10.1 觀察方法的入參出參信息

使用?watch?命令輕松查看輸入輸出參數以及異常等信息。

?USAGE:watch?[-b]?[-e]?[-x?<value>]?[-f]?[-h]?[-n?<value>]?[-E]?[-M?<value>]?[-s]?class-pattern?method-pattern?express?[condition-express]SUMMARY:Display?the?input/output?parameter,?return?object,?and?thrown?exception?of?specified?method?invocationThe?express?may?be?one?of?the?following?expression?(evaluated?dynamically):target?:?the?objectclazz?:?the?object's?classmethod?:?the?constructor?or?methodparams?:?the?parameters?array?of?methodparams[0..n]?:?the?element?of?parameters?arrayreturnObj?:?the?returned?object?of?methodthrowExp?:?the?throw?exception?of?methodisReturn?:?the?method?ended?by?returnisThrow?:?the?method?ended?by?throwing?exception#cost?:?the?execution?time?in?ms?of?method?invocationExamples:watch?-b?org.apache.commons.lang.StringUtils?isBlank?paramswatch?-f?org.apache.commons.lang.StringUtils?isBlank?returnObjwatch?org.apache.commons.lang.StringUtils?isBlank?'{params,?target,?returnObj}'?-x?2watch?-bf?*StringUtils?isBlank?paramswatch?*StringUtils?isBlank?params[0]watch?*StringUtils?isBlank?params[0]?params[0].length==1watch?*StringUtils?isBlank?params?'#cost>100'watch?-E?-b?org\.apache\.commons\.lang\.StringUtils?isBlank?params[0]WIKI:https://alibaba.github.io/arthas/watch

常用操作：

#?查看入參和出參 $?watch?com.Arthas?addHashSet?'{params[0],returnObj}' #?查看入參和出參大小 $?watch?com.Arthas?addHashSet?'{params[0],returnObj.size}' #?查看入參和出參中是否包含?'count10' $?watch?com.Arthas?addHashSet?'{params[0],returnObj.contains("count10")}' #?查看入參和出參，出參?toString $?watch?com.Arthas?addHashSet?'{params[0],returnObj.toString()}'

查看入參出參。

查看返回的異常信息。

4.10.2 觀察方法的調用路徑

使用?stack命令查看方法的調用信息。

#?觀察?類com.UserServiceImpl的?mysql?方法調用路徑 stack?com.UserServiceImpl?mysql 可以看到調用路徑如圖。

4.10.3 方法調用時空隧道

使用?tt?命令記錄方法執行的詳細情況。

tt?命令方法執行數據的時空隧道，記錄下指定方法每次調用的入參和返回信息，并能對這些不同的時間下調用進行觀測。

常用操作：

開始記錄方法調用信息：tt -t com.UserServiceImpl check

可以看到記錄中 INDEX=1001 的記錄的 IS-EXP = true ，說明這次調用出現異常。

查看記錄的方法調用信息：tt -l

查看調用記錄的詳細信息（-i 指定 INDEX）：tt -i 1001

可以看到 INDEX=1001 的記錄的異常信息。

重新發起調用，使用指定記錄，使用 -p 重新調用。

tt?-i?1001?-p

結果如圖。

文中代碼已經上傳到?Github。

https://github.com/niumoo/lab-notes/tree/master/src/main/java/net/codingme/arthas

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Arthas - Java 线上问题定位处理的终极利器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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