听说你没法在 JRE 中使用 arthas？不，你可以

作者：卜比

本文是《容器中的 Java》系列文章之 5/n ，欢迎关注后续连载 :) 。

• ​​JVM如何获取当前容器的资源限制？​​——容器中的Java 1
• ​​Java Agent踩坑之appendToSystemClassLoaderSearch问题​​——容器中的Java 2
• ​​让 Java Agent 在 Dragonwell 上更好用​​——容器中的Java 3
• ​​为什么在容器中1号进程挂不上arthas？​​——容器中的Java 4

之前经常遇到的问题是，排查问题需要挂arthas，但客户用的是JRE，没法挂载arthas。就只能让客户更换成JDK，再重新部署、排查问题。

很多有用的现场，在这个过程中也会丢失，最终导致问题排查效率降低。于是就探索了下如何在JRE环境中，使用artahs。

复现问题

如果一个Bug 没法复现，研发大概率是无法修复的。—— by 网友

我们写一个Java例子和Dockerfile：

// ./src/main/java/Main.java
public class Main {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    while (true) {
      System.out.println("hello!");
      Thread.sleep(30 * 1000);
    }
  }
}

# ./Dockerfile
FROM openjdk:8-jdk-alpine as builder
COPY ./ /app
WORKDIR /app/src/main/java/
# 编译java文件
RUN javac Main.java

# 运行时容器使用JRE
FROM openjdk:8-jre-alpine
RUN apk add bash curl busybox-extras
WORKDIR /app/src/main/java/
# 将arthas copy 到容器中
COPY --from=hengyunabc/arthas:latest /opt/arthas /opt/arthas
COPY --from=builder /app/src/main/java/ /app/src/main/java/
CMD ["java", "Main"]

构建并正常启动应用，并尝试用arthas attach，此处为了便于了解原理，我们使用as.sh来执行：

$ # 构建镜像
$ docker build . -t example-attach
$ # 启动容器
$ docker run --name example-attach --rm example-attach

$ # 在另一个终端进入容器，执行as.sh
$ docker exec -it example-attach sh
/app/src/main/java $ /opt/arthas/as.sh
Arthas script version: 3.6.7
tools.jar was not found, so arthas could not be launched!

行吧，咱们先用jdk运行下，先看下arthas是怎么attach起来的：

# 替换容器为JDK镜像并运行

# 先启动Attach Listener
$ pid=1 ;\
  touch /proc/${pid}/cwd/.attach_pid${pid} && \
  kill -SIGQUIT ${pid} && \
  sleep 2 &&
  ls /proc/${pid}/root/tmp/.java_pid${pid}
# -x表示调试执行，会输出执行了哪些命令；1为java进程pid
$ bash -x /opt/arthas/as.sh 1
...
+ /usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/bin/java -Xbootclasspath/a:/usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/lib/tools.jar -Djava.awt.headless=true -jar /opt/arthas/arthas-core.jar -pid 1 -core /opt/arthas/arthas-core.jar -agent /opt/arthas/arthas-agent.jar
...
+ telnet 127.0.0.1 3658
...

可以看到，最主要的逻辑是java -jar arthas-core.jar -pid 1 -core arthas-core.jar -agent arthas-agent.jar，然后再去连接3658端口。

-Xbootclasspath/a:tools.jar当然有用，但是在JRE中没有tools.jar，所以可以忽略。那么上面的逻辑我们直接尝试在JRE上运行呢？我们继续在JRE镜像中执行上面的命令：

# 替换容器为JRE镜像并运行

# 先启动Attach Listener
$ pid=1 ;\
  touch /proc/${pid}/cwd/.attach_pid${pid} && \
  kill -SIGQUIT ${pid} && \
  sleep 2 &&
  ls /proc/${pid}/root/tmp/.java_pid${pid}
$ cd /opt/arthas/
$ java -jar arthas-core.jar -pid 1 -core arthas-core.jar -agent arthas-agent.jar
Error: A JNI error has occurred, please check your installation and try again
Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: com/sun/tools/attach/AgentLoadException
    at java.lang.Class.getDeclaredMethods0(Native Method)
    at java.lang.Class.privateGetDeclaredMethods(Class.java:2701)
    at java.lang.Class.privateGetMethodRecursive(Class.java:3048)
    at java.lang.Class.getMethod0(Class.java:3018)
    at java.lang.Class.getMethod(Class.java:1784)
    at sun.launcher.LauncherHelper.validateMainClass(LauncherHelper.java:544)
    at sun.launcher.LauncherHelper.checkAndLoadMain(LauncherHelper.java:526)
Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: com.sun.tools.attach.AgentLoadException
    at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:382)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)
    at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:349)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)
    ... 7 more

对照代码来看，这个报错其实很正常，arthas-core中会调用Attach API，然后加载Agent（重点代码都已经标记）：​

熟悉类加载机制的同学们可能猜到了，Arthas.class中依赖了com.sun.tools.的一些类，所以上面的报错其实是在类链接的时候就报错了。这也是为什么报错的stacktrace中没有任何arthas的包出现。

看着上面arthas的代码，就不得不思考下如何规避掉对tools.jar的依赖了。

如何去除对 JDK 的依赖

第一，像图中这样，直接调用com.sun.tools.attach.*相关类、方法，是肯定不行的，上面的报错其实已经很说明情况了。另外，通过反射也不行，tools.jar就不存在，自然无法加载这些类。

第二，能不能通过我们手动把tools.jar放到容器中的方式呢？理论上确实可以，相关issue也说了具体的操作和注意事项：​

理论上这样确实能工作，但其一，tools.jar是根据不同的jdk发行版、不同的jdk版本而不同的。比如，同样在eclipse-temurin:11-jre-alpine里面也挂不上arthas，你就不能copy jdk8的tools.jar来处理。

我们在继续看下有没有其他方式来挂agent。

第三，看了一圈，ByteBuddy实现了attach agent的功能。但ByteBuddy是通过逐个尝试的方式来尝试attach，而且几乎都依赖tools.jar，大家感兴趣的话，可以看下下面几个策略的实现：​

看起来我们可以自己实现一个AttachmentProvider，然后改造arthas通过ByteBuddy挂agent就可以了。

刚开始也是这样想的，甚至代码都写了一半了。直到晚上回家路上，想到上一篇文章中说的，可以通过自定义脚本或者jattach的方式来attach。

第四，通过jattach来加载。

参考jattach的文档，如下操作下即可：

# 安装 jattach
$ apk add jattach

# 挂载arthas-agent.jar
$ jattach 1 load instrument false /opt/arthas/arthas-agent.jar
Connected to remote JVM
JVM response code = 0
return code: 0

# netstat确认下监听端口
$ netstat -alnp
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 127.0.0.1:3658          0.0.0.0:*               LISTEN      1/java
...

# 连接对应端口
$ java -jar /opt/arthas/arthas-client.jar 127.0.0.1 3658

经过了如上操作，arthas就可以畅快执行了：

最终解决方案

咱知道有的时候，我们仅仅需要一个答案：

$ pid=1 ;\
  jattach ${pid} load instrument false /opt/arthas/arthas-agent.jar && \
  java -jar /opt/arthas/arthas-client.jar 127.0.0.1 3658

总结

相比上一次musl+jdk8+pid 1的问题，这次我们用attach机制做了更多的事情。开发同学遇到JRE，再也不用换JDK、换镜像，能够最大程度的保留现场，问题排查就变得顺畅高效的多了。当然，在容器环境中，Java应用遇到的奇奇怪怪的情况，不止如此，欲知后事如何，且听《容器中的Java》系列下回分解吧。