基于Java的阿里巴巴Arthas調(diào)優(yōu)方案

大家好，我是Yuan，今天給大家介紹一款調(diào)優(yōu)神器 -- 阿里巴巴Arthas，可以幫助你的應(yīng)用釋放潛力。

1. 介紹

阿里巴巴 Arthas 是一個診斷工具，可以用于監(jiān)視、分析和解決 Java 應(yīng)用程序的問題。使用 Arthas 的一個主要優(yōu)點(diǎn)是，我們不需要修改代碼，甚至不需要重新啟動我們想要監(jiān)視的 Java 服務(wù)。

在本教程中，我們將首先安裝 Arthas，在此之后，通過一個簡單的案例來演示 Arthas 的一些關(guān)鍵特性。

最后，由于 Arthas 是用 Java 編寫的，因此它是跨平臺的，可以在 Linux、macOS 和 Windows 上運(yùn)行。

2. 下載和入門

首先，我們可以通過直接下載鏈接或使用curl來下載 Arthas 庫：

curl?-O?https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar

現(xiàn)在，讓我們通過運(yùn)行帶有-h（幫助）選項(xiàng)的 Arthas 來測試它是否工作：

java?-jar?arthas-boot.jar?-h

如果成功，我們應(yīng)該看到顯示所有命令的幫助指南：

3. 案例分析

在本教程中，我們將使用一個非常簡單的應(yīng)用程序，基于利用遞歸實(shí)現(xiàn)的斐波那契數(shù)列的相對低效的實(shí)現(xiàn)方式：

public?class?FibonacciGenerator?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????System.out.println("按任意鍵繼續(xù)");
????????System.in.read();
????????for?(int?i?=?0;?i?

	這個示例的最有趣的部分是遵循斐波那契數(shù)列的數(shù)學(xué)定義的 fibonacci 方法。

	在 main 方法中，我們使用一個循環(huán)和相對較大的數(shù)字，以便讓計算機(jī)進(jìn)行較長時間的計算。這當(dāng)然正是我們想要的，以便演示 Arthas。

	4. 啟動 Arthas

	現(xiàn)在讓我們試試 Arthas！我們需要做的第一件事是運(yùn)行我們的小型斐波那契應(yīng)用程序。我們可以使用我們喜歡的 IDE 或直接在終端中運(yùn)行它。它會要求按下一個鍵才能啟動。我們將在將進(jìn)程附加到 Arthas 之后按下任意鍵。

	現(xiàn)在，讓我們運(yùn)行 Arthas 可執(zhí)行文件：

	java?-jar?arthas-boot.jar

	Arthas 提示選擇要附加到的進(jìn)程：
[INFO]?arthas-boot?version:?3.1.7
[INFO]?Found?existing?java?process,?please?choose?one?and?hit?RETURN.
*?[1]:?25500?com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator
...


	讓我們選擇名稱為 com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator 的進(jìn)程。在此示例中，只需在列表中輸入數(shù)字‘1’并按 Enter 即可。

	Arthas 現(xiàn)在會附加到該進(jìn)程并啟動：
[INFO]?Try?to?attach?process?25500
[INFO]?Attach?process?25500?success.
...?????????????????????


	一旦 Arthas 啟動，我們就有一個提示符，可以發(fā)出不同的命令。

	我們可以使用 help 命令獲取有關(guān)可用選項(xiàng)的更多信息。為了方便使用 Arthas，我們還可以使用 tab 鍵來自動完成其命令。

	在將 Arthas 附加到進(jìn)程后，我們現(xiàn)在可以按下一個鍵，程序?qū)㈤_始打印斐波那契數(shù)。

	5. 儀表盤

	一旦 Arthas 啟動，我們可以使用儀表盤。在這種情況下，我們通過輸入 "dashboard" 命令來使用儀表盤?，F(xiàn)在，我們可以看到一個詳細(xì)的屏幕，其中包含多個面板和關(guān)于我們的 Java 進(jìn)程的許多信息：

	

	讓我們更詳細(xì)地看一下其中的一些內(nèi)容：

	頂部區(qū)域?qū)ｉT顯示當(dāng)前正在運(yùn)行的線程

	一個重要的列是每個線程的 CPU 使用情況

	第三部分顯示每個線程的 CPU 時間

	另一個有趣的面板是內(nèi)存分析。不同的內(nèi)存區(qū)域以及它們的統(tǒng)計信息都列在其中。在右側(cè)，我們有垃圾收集器的信息

	最后，在第五部分，我們有關(guān)于主機(jī)平臺和 JVM 的信息

	我們可以通過按下 "q" 鍵退出儀表盤。

	我們應(yīng)該記住，即使退出，Arthas 仍會附加到我們的進(jìn)程上。因此，為了正確地從我們的進(jìn)程中斷開它的連接，我們需要運(yùn)行 "stop" 命令。

	6. 分析堆棧跟蹤

	在儀表盤中，我們看到我們的主進(jìn)程占用了幾乎 100% 的 CPU。該進(jìn)程的 ID 是 1，在第一列中可以看到。

	現(xiàn)在我們已經(jīng)退出了儀表盤，我們可以通過運(yùn)行 "thread" 命令來更詳細(xì)地分析該進(jìn)程：thread?1

	作為參數(shù)傳遞的數(shù)字是線程 ID。Arthas 打印出一個堆棧跟蹤信息，其中充斥著對 fibonacci 方法的調(diào)用。

	如果堆棧跟蹤信息很長而且難以閱讀，可以使用 "thread" 命令結(jié)合 "grep" 命令來過濾：

	thread?1?|?grep?'main('

	這將只打印與 "grep" 命令匹配的行：

	[arthas@25500]$?thread?1?|?grep?'main('
????at?com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator.main(FibonacciGenerator.java:10)


	7. 反編譯Java類

	假設(shè)我們正在分析一個我們對其中了解甚少或一無所知的Java應(yīng)用程序，突然發(fā)現(xiàn)堆棧中充斥著以下類型的重復(fù)調(diào)用：
[arthas@59816]$?thread?1
"main"?Id=1?RUNNABLE
??at?app//com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator.fibonacci(FibonacciGenerator.java:18)
??at?app//com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator.fibonacci(FibonacciGenerator.java:18)
??...


	由于我們運(yùn)行了Arthas，我們可以反編譯一個類來查看其內(nèi)容。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們可以使用jad命令，將限定類名作為參數(shù)傳遞：

	jad?com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator
類加載器：
+-jdk.internal.loader.ClassLoaders?$?AppClassLoader?@?799f7e29
??+-jdk.internal.loader.ClassLoaders?$?PlatformClassLoader?@?60f1dd34

位置：
/home/amoreno/work/baeldung/tutorials/libraries-3/target/

/*
?*?反編譯使用CFR。
?*/
package?com.baeldung.arthas;

import?java.io.IOException;
import?java.io.InputStream;
importjava.io.PrintStream;

public?class?FibonacciGenerator?{
????public?static?void?main(String[]?arrstring)?throws?IOException?{


	輸出是反編譯的Java類和一些有用的元數(shù)據(jù)，如類的位置。這是一個非常有用和強(qiáng)大的功能。

	8. 搜索類和搜索方法

	搜索類命令在搜索JVM中加載的類時非常方便。我們可以使用它通過輸入sc并將模式作為參數(shù)傳遞來使用，帶或不帶通配符：
[arthas@70099]$?sc?*Fibonacci*
com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator
Affect(row-cnt:1)?cost?in?5?ms.


	一旦我們獲得了類的限定名稱，我們可以使用兩個附加標(biāo)志來查找更多信息：

	-d顯示類的詳細(xì)信息

	-f顯示類的字段

	然而，類的字段必須與詳細(xì)信息一起查詢：
[arthas@70099]$?sc?-df?com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator
??class-info????????com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator
??...

	同樣，我們可以使用sm（搜索方法）命令來查找類中加載的方法。在這種情況下，對于我們的類com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator，我們可以運(yùn)行：
[arthas@70099]$?sm?com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator
com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator?()V
com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator?main([Ljava/lang/String;)V
com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator?fibonacci(I)J
Affect(row-cnt:3)?cost?in?4?ms.

	我們可以使用-d標(biāo)志來檢索方法的詳細(xì)信息。最后，我們可以傳遞方法的名稱作為可選參數(shù)，以縮小返回方法的數(shù)量：
sm?-d?com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator?fibonacci
?declaring-class??com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator
?method-name??????fibonacci
?modifier?????????public,static
?annotation
?parameters???????int
?return???????????long
?exceptions
?classLoaderHash??799f7e29


	9. 監(jiān)視方法調(diào)用

	我們可以使用Arthas來監(jiān)視方法，這在調(diào)試應(yīng)用程序的性能問題時非常方便。為此，我們可以使用monitor命令。

	monitor命令需要一個-c <秒數(shù)>標(biāo)志和兩個參數(shù) - 限定類名和方法名。

	對于我們的案例研究，讓我們來調(diào)用monitor：

	monitor?-c?10?com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator?fibonacci

	正如我們所預(yù)期的，Arthas將每10秒打印有關(guān)fibonacci方法的指標(biāo)：
Affect(class-cnt:1?,?method-cnt:1)?cost?in?47?ms.
?timestamp????????????class??????????????????????????????????????????method?????total???success??fail??avg-rt(ms)??fail-rate???????????????????????????????????????????????????????????????????????
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------??????????????????????????????????????????????????????????????????????
?2020-03-07?1126??com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator??fibonacci??528957??528957???0?????0.07????????0.00%
...???????????????????????????????????????????????????????????????????????????對于那些最終失敗的調(diào)用，我們也有指標(biāo) - 這對于調(diào)試很有用。


	10. 監(jiān)控方法參數(shù)

	如果我們需要調(diào)試方法的參數(shù)，我們可以使用watch命令。但是，語法會稍微復(fù)雜一些：
watch?com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator?fibonacci?'{params[0],?returnObj}'?'params[0]>10'?-n?10


	讓我們詳細(xì)看一下各個參數(shù)：

	第一個參數(shù)是類名

	第二個參數(shù)是方法名

	第三個參數(shù)是定義我們要查看的內(nèi)容的OGNL表達(dá)式 - 在這種情況下，它是第一個（也是唯一的）方法參數(shù)和返回值

	第四個和最后一個可選參數(shù)是用于過濾我們要監(jiān)視的調(diào)用的布爾表達(dá)式

	對于此示例，我們只想在參數(shù)大于10時監(jiān)視。最后，我們添加一個標(biāo)志來限制結(jié)果為10個：
watch?com.baeldung.arthas.FibonacciGenerator?fibonacci?'{params[0],?returnObj}'?'params[0]>10'?-n?10
按Q或Ctrl+C中斷。
Affect(class-cnt:1?,?method-cnt:1)?cost?in?19?ms.
ts=2020-02-17?2108;?[cost=30.165211ms]?result=@ArrayList[
????@Integer[11],
????@Long[144],
]
ts=2020-02-17?2108;?[cost=50.405506ms]?result=@ArrayList[
????@Integer[12],
????@Long[233],
]
...


	在這里，我們可以看到帶有CPU時間和輸入/返回值的調(diào)用示例。

	11. 分析器

	對于那些對應(yīng)用程序性能感興趣的人來說，通過分析器命令提供了一種非常直觀的能力。分析器將評估我們的進(jìn)程正在使用的CPU的性能。

	讓我們通過運(yùn)行profiler start來啟動分析器。這是一個非阻塞的任務(wù)，意味著在分析器工作時我們可以繼續(xù)使用Arthas。

	隨時可以通過運(yùn)行profiler getSamples來詢問分析器有多少個樣本。

	現(xiàn)在讓我們使用profiler stop來停止分析器。此時，一個FlameGraph圖像將被保存。在這個具體的案例中，我們有一個以斐波那契線程為主導(dǎo)的圖表：

	

	注意，當(dāng)我們想要檢測我們的CPU時間花在哪里時，這個圖表特別有用。

	12. 總結(jié)

	在本教程中，我們探索了Arthas的一些最強(qiáng)大和有用的功能。

	正如我們所見，Arthas有許多命令可以幫助我們診斷各種問題。當(dāng)我們無法訪問正在審查的應(yīng)用程序的代碼，或者我們想快速診斷在服務(wù)器上運(yùn)行的有問題的應(yīng)用程序時，它也可以特別有幫助。

	編輯：黃飛

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