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Arthas(阿尔萨斯)是阿里巴巴开源的一款Java应用诊断利器，它能够帮助开发人员直接在线上环境定位问题，无需修改代码或重启应用。本文将全面介绍Arthas的核心功能和实际应用场景，帮助开发者掌握这一强大的诊断工具。
Arthas简介
什么是Arthas
Arthas是一款开源的Java应用诊断工具，由阿里巴巴于2018年9月开源。作为一个Java应用诊断利器，它允许开发者在不重启、不修改代码的情况下，实时诊断线上应用的各种问题：
- 实时查看JVM运行状态
- 监控方法执行情况
- 查看类加载信息
- 查看调用堆栈
- 热更新Java代码
- 线程分析与诊断
Arthas基于Greys工具进行了重构和增强，采用命令行交互模式，提供了丰富的命令用于问题排查和性能调优。
为什么需要Arthas
在Java应用线上运行时，我们可能会遇到各种问题：
- 应用卡顿，但无法确定是哪个方法耗时长
- 内存泄漏，但不知道是哪些对象占用内存
- 线程死锁或线程池满，但无法直接查看线程状态
- 方法调用异常，但无法确定参数值
- 代码逻辑有bug，但修复后需要重启应用
传统的解决方案通常是添加日志、远程调试或重启应用，这些方法要么侵入性强，要么会影响线上服务。Arthas的出现很好地解决了这些问题，让线上问题排查变得优雅和高效。
安装与启动
安装Arthas
Arthas提供了多种安装方式，最常用的是通过下载安装包安装：
# 下载Arthas安装包
curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
# 或使用wget
wget https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar其他安装方式：
- 通过Maven仓库下载：
<dependency>
<groupId>com.taobao.arthas</groupId>
<artifactId>arthas-packaging</artifactId>
<version>最新版本</version>
<type>tar.gz</type>
</dependency>- 通过Docker使用：
docker run --rm -it --name arthas-demo arthas/arthas-demo启动Arthas
下载完成后，可以通过以下命令启动Arthas：
# 启动Arthas
java -jar arthas-boot.jar
# 启动后会列出所有Java进程
# 输入应用对应的序号进行连接启动后，Arthas会列出当前系统中所有的Java进程：
[INFO] arthas-boot version: 3.5.5
[INFO] Found existing java process, please choose one and input the serial number of the process, eg : 1. Then hit ENTER.
* [1]: 12345 com.example.MyApplication
[2]: 23456 org.apache.catalina.startup.Bootstrap输入对应的序号并回车，即可连接到指定的Java进程。
远程连接
Arthas支持远程连接模式，可以在一台机器上启动Arthas，然后在另一台机器上连接：
# 在服务器上启动Arthas并开启远程连接
java -jar arthas-boot.jar --target-ip 0.0.0.0 --telnet-port 9998 --http-port 8563
# 在另一台机器上通过telnet连接
telnet 服务器IP 9998
# 或者通过浏览器访问Web控制台
http://服务器IP:8563Arthas核心功能详解
基础命令
先来了解一些基础命令，帮助我们熟悉Arthas环境：
- help：查看命令帮助信息
help- cls：清空屏幕
cls- session：查看当前会话信息
session- reset：重置增强类，清除所有的增强
reset- version：查看Arthas版本号
version- quit/exit：退出Arthas客户端
quit- shutdown：关闭Arthas服务端
shutdownJVM相关命令
dashboard - 系统实时数据面板
dashboard命令可以显示当前系统的实时数据面板，包括线程、内存、GC等信息：
dashboard输出示例：
ID NAME GROUP STATE %CPU DAEMON
-1 VM Periodic Task Thread - RUNNABLE 0.0 true
1 main main RUNNABLE 0.0 false
2 Reference Handler system WAITING 0.0 true
3 Finalizer system WAITING 0.0 true
...
Memory used total max usage
heap 32M 256M 4G 1.56%
ps_eden_space 14M 64M 1G 21.88%
ps_survivor_space 4M 16M 16M 25.00%
ps_old_gen 12M 176M 3G 0.59%
...
GC count time
MarkSweepCompact 0 0
Copy 0 0
...jvm - JVM信息
jvm命令可以查看当前JVM的详细信息：
jvm输出包括：
- Java版本
- JVM参数
- ClassLoader数量
- 线程数量
- 内存使用情况
- 操作系统信息等
thread - 线程相关信息
thread命令用于查看当前JVM的线程堆栈信息：
# 显示所有线程信息
thread
# 显示指定线程的堆栈
thread 线程ID
# 查找占用CPU最高的前3个线程
thread -n 3
# 查看死锁线程
thread -b
# 查看指定状态的线程
thread -state BLOCKEDmemory - 内存信息
memory命令用于查看JVM内存信息：
memorysysprop - 系统属性
sysprop命令用于查看或修改系统属性：
# 查看所有系统属性
sysprop
# 查看指定系统属性
sysprop java.version
# 修改系统属性
sysprop user.timezone Asia/Shanghaisysenv - 环境变量
sysenv命令用于查看系统环境变量：
# 查看所有环境变量
sysenv
# 查看指定环境变量
sysenv PATHvmoption - 虚拟机选项
vmoption命令用于查看和修改JVM参数：
# 查看所有虚拟机参数
vmoption
# 查看指定参数
vmoption PrintGC
# 修改参数
vmoption PrintGC trueheapdump - 堆转储
heapdump命令可以生成堆转储文件，用于分析内存问题：
# 生成堆转储文件
heapdump /tmp/dump.hprof类和方法相关命令
sc - 查找类
sc (Search Class) 命令用于查找加载的类：
# 查找指定名称的类
sc com.example.MyClass
# 使用正则表达式查找类
sc com.example.*Service
# 查看类的详细信息
sc -d com.example.MyClasssm - 查找方法
sm (Search Method) 命令用于查找类中的方法：
# 查找类中的方法
sm com.example.MyClass
# 查找指定方法
sm com.example.MyClass myMethod
# 查看方法的详细信息
sm -d com.example.MyClass myMethodjad - 反编译
jad命令用于反编译指定的类：
# 反编译类
jad com.example.MyClass
# 反编译指定方法
jad com.example.MyClass myMethod
# 保存反编译结果到文件
jad --source-only com.example.MyClass > MyClass.javamc - 内存编译
mc (Memory Compiler) 命令用于将.java文件编译成.class文件：
# 编译指定的Java文件
mc /tmp/MyClass.java
# 指定输出目录
mc -d /tmp/output /tmp/MyClass.javaredefine - 热更新
redefine命令用于重新加载类定义，实现不重启应用的Java代码热更新：
# 重新加载类
redefine /tmp/MyClass.class热更新的典型流程：
- 使用
jad命令反编译类到文件 - 修改Java文件
- 使用
mc命令编译修改后的Java文件 - 使用
redefine命令加载新的字节码
监控和诊断命令
monitor - 方法监控
monitor命令用于监控方法的执行情况：
# 监控方法的调用情况
monitor -c 5 com.example.MyClass myMethod
# 监控并设置条件表达式
monitor -c 5 -x 'params[0] > 0' com.example.MyClass myMethod示例输出：
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class count: 1 , method count: 1) cost in 36 ms, listenerId: 1
timestamp class method total success fail avg-rt(ms) fail-rate
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2022-01-01 12:00:00 com.example.MyClass myMethod 10 10 0 5.0 0.00%
2022-01-01 12:00:05 com.example.MyClass myMethod 18 18 0 4.5 0.00%watch - 方法监听
watch命令用于监听方法的执行数据，如入参、返回值、异常等：
# 监听方法的返回值
watch com.example.MyClass myMethod '{params, returnObj}'
# 监听方法入参和异常
watch com.example.MyClass myMethod '{params, throwExp}' -e
# 监听方法调用前、后、异常和完成时
watch com.example.MyClass myMethod '{params, target, returnObj}' -x 3 -b -e -s -f参数说明：
-b在方法调用前监听-e在方法异常时监听-s在方法返回时监听-f在方法结束时监听（正常返回或异常返回）-x指定输出结果的展开层数
trace - 方法调用追踪
trace命令用于追踪方法内部的调用路径和每个调用的耗时：
# 追踪方法调用
trace com.example.MyClass myMethod
# 设置最大追踪深度
trace -n 3 com.example.MyClass myMethod
# 根据耗时过滤
trace com.example.MyClass myMethod '#cost > 10'示例输出：
`---ts=2022-01-01 12:00:00;thread_name=main;id=1;is_daemon=false;priority=5;TCCL=sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
`---[5.0ms] com.example.MyClass:myMethod()
+---[0.5ms] com.example.MyClass:methodA()
+---[3.0ms] com.example.MyClass:methodB()
| `---[2.5ms] com.example.MyClass:methodC()
`---[1.0ms] com.example.MyClass:methodD()stack - 调用栈跟踪
stack命令用于输出当前方法被调用的路径：
# 跟踪方法的调用栈
stack com.example.MyClass myMethod
# 设置最大深度
stack -n 3 com.example.MyClass myMethod
# 根据条件表达式进行过滤
stack com.example.MyClass myMethod 'params[0] > 0'tt - 时间隧道
tt (Time Tunnel) 命令用于记录方法的调用，并支持回放：
# 记录方法调用
tt -t com.example.MyClass myMethod
# 查看记录的调用
tt -l
# 查看指定ID的调用详情
tt -i 1001
# 重放指定ID的调用
tt -i 1001 -p脚本和高级功能
options - 全局配置
options命令用于设置Arthas的全局开关：
# 查看所有配置项
options
# 修改单个配置
options unsafe trueprofiler - 性能分析
profiler命令支持生成应用热点火焰图：
# 启动分析
profiler start
# 获取分析结果
profiler stop --file /tmp/result.html
# 支持不同的采样方式
profiler start --event cpu
profiler start --event allocognl - 执行OGNL表达式
ognl命令用于执行OGNL表达式，可以动态获取和修改运行中的应用对象：
# 获取静态字段
ognl '@com.example.MyClass@FIELD'
# 调用静态方法
ognl '@com.example.MyClass@staticMethod()'
# 获取SpringContext中的bean
ognl '#springContext=@com.example.Config@applicationContext,#springContext.getBean("beanName")'实战案例
案例1：定位CPU使用率高的问题
问题描述：线上应用CPU使用率突然飙高，需要快速定位原因。
解决步骤：
- 使用
dashboard命令查看系统整体情况：
dashboard- 使用
thread命令找出CPU使用率高的线程：
thread -n 3- 查看对应线程的调用栈，找到可能的热点方法：
thread 线程ID- 使用
trace命令追踪热点方法的执行情况：
trace 热点类 热点方法- 根据结果分析耗时较长的方法，确定CPU高的根本原因。
案例2：定位内存泄漏问题
问题描述：应用运行一段时间后内存持续增长，怀疑存在内存泄漏。
解决步骤：
- 使用
dashboard命令查看内存使用趋势：
dashboard- 使用
heapdump命令生成堆转储文件：
heapdump /tmp/leak.hprof使用MAT等工具分析堆转储文件，找出可疑对象。
使用
sc和sm命令查看可疑类和方法：
sc -d 可疑类
sm -d 可疑类 可疑方法- 使用
watch命令监控对象创建情况：
watch 可疑类 可疑方法 '{params, returnObj}' -x 3- 根据监控结果分析内存泄漏的根本原因。
案例3：热修复线上Bug
问题描述：线上应用出现bug，需要在不重启应用的情况下紧急修复。
解决步骤：
- 使用
jad命令反编译有bug的类：
jad --source-only com.example.BugClass > BugClass.java修改Java文件，修复bug。
使用
mc命令编译修改后的Java文件：
mc -d /tmp/output /path/to/BugClass.java- 使用
redefine命令热更新类：
redefine /tmp/output/com/example/BugClass.class- 使用
watch或trace命令验证修复是否生效：
watch com.example.BugClass bugMethod '{params, returnObj}' -x 3案例4：排查接口超时问题
问题描述：某个接口偶发性超时，需要定位原因。
解决步骤：
- 使用
trace命令追踪接口方法的执行过程：
trace com.example.Controller requestMethod '#cost > 1000'分析输出结果，找出耗时较长的方法。
使用
stack命令查看耗时方法的调用栈：
stack 耗时类 耗时方法- 使用
watch命令监控关键方法的入参和返回值：
watch 耗时类 耗时方法 '{params, returnObj}' -x 3- 根据监控结果分析超时原因，如数据库查询效率低、外部服务调用慢等。
案例5：线程死锁分析
问题描述：应用出现卡顿，怀疑存在线程死锁。
解决步骤：
- 使用
thread -b命令检查是否存在死锁：
thread -b- 如果存在死锁，查看死锁线程的详细信息：
thread 死锁线程ID分析死锁线程的堆栈信息，找出死锁的资源和代码位置。
使用
jad命令反编译相关类，查看锁的获取逻辑：
jad 死锁相关类- 根据分析结果，制定死锁解决方案。
最佳实践与注意事项
性能影响
虽然Arthas是一个强大的工具，但使用不当可能会对线上应用造成性能影响：
避免长时间运行：如
trace、monitor等命令会增加方法调用的开销，应避免长时间运行。合理设置条件表达式：使用条件表达式过滤掉不需要的调用，减少数据收集量。
使用采样：对于高频调用的方法，可以使用采样参数减少采集频率。
避免对频繁调用的方法使用重量级命令：如
watch命令观察每次参数和返回值会产生大量数据。
安全建议
在生产环境使用Arthas需要注意以下安全事项：
访问控制：确保Arthas服务的端口不对外网开放，必要时设置认证。
权限管理：使用Arthas的用户应具有相应的权限，避免非授权访问。
避免修改业务数据：使用
ognl等命令时，避免修改关键业务数据或状态。谨慎使用热更新：
redefine命令虽然强大，但可能引入新的问题，应在充分测试后使用。
使用技巧
- 使用管道和grep过滤结果：
thread | grep 'waiting for monitor'- 保存命令输出到文件：
jad --source-only com.example.MyClass > MyClass.java- 使用批处理模式：
telnet localhost 3658 < commands.txt使用Web Console：Arthas提供了Web界面，更直观地查看结果。
构建命令别名：对于常用的复杂命令，可以创建别名简化使用。
总结
Arthas作为一款功能强大的Java应用诊断工具，为开发人员提供了一种非侵入式的方式来分析和解决线上问题。通过本文的介绍和实战案例，相信大家已经对Arthas的核心功能和使用方法有了深入的了解。
在实际工作中，掌握Arthas可以帮助我们：
- 快速定位线上问题，减少平均故障修复时间(MTTR)
- 在不重启应用的情况下修复紧急Bug
- 深入分析应用性能瓶颈，持续优化系统性能
- 增强对JVM和应用运行机制的理解
最后，需要强调的是，虽然Arthas非常强大，但它是一把"双刃剑"，在生产环境中使用时应当谨慎，遵循"先观察、后修改"的原则，确保操作的安全性。