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Arthas进阶-笔记

时间：2024-07-06 09:57:38浏览次数：12  
标签：调用 进阶 trace 笔记 profiler 参数 Arthas 方法 表达式

《Arthas进阶》

学习目标

  1. 类和类加载器相关的命令
  2. monitor/watch/trace/stack等核心命令的使用
  3. 火焰图的生成
  4. Arthas实战案例

dump

作用

将已加载类的字节码文件保存到特定目录：logs/arthas/classdump/

参数

数名称 参数说明
class-pattern 类名表达式匹配
[c:] 类所属 ClassLoader 的 hashcode
[E] 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配

举例

把String类的字节码文件保存到~/logs/arthas/classdump/目录下
dump java.lang.String

把demo包下所有的类的字节码文件保存到~/logs/arthas/classdump/目录下
dump demo.*

效果

image-20200310223714230

image-20200310223850169 image-20200310224236313

小结

dump作用：将正在JVM中运行的程序的字节码文件提取出来，保存在logs相应的目录下

不同的类加载器放在不同的目录下

classloader

目标

获取类加载器的信息

作用

  1. classloader 命令将 JVM 中所有的classloader的信息统计出来，并可以展示继承树，urls等。

  2. 可以让指定的classloader去getResources，打印出所有查找到的resources的url。对于ResourceNotFoundException异常比较有用。

参数说明

参数名称 参数说明
[l] 按类加载实例进行统计
[t] 打印所有ClassLoader的继承树
[a] 列出所有ClassLoader加载的类，请谨慎使用
[c:] ClassLoader的hashcode
[c: r:] 用ClassLoader去查找resource
[c: load:] 用ClassLoader去加载指定的类

举例

默认按类加载器的类型查看统计信息
classloader
image-20200311092606080 
按类加载器的实例查看统计信息，可以看到类加载的hashCode
classloader -l

image-20200311092709402

查看ClassLoader的继承树
classloader -t
image-20200311092759627 
通过类加载器的hash，查看此类加载器实际所在的位置
classloader -c 680f2737
image-20200311093005661 
使用ClassLoader去查找指定资源resource所在的位置
classloader -c 680f2737 -r META-INF/MANIFEST.MF
image-20200311093248859 
使用ClassLoader去查找类的class文件所在的位置
classloader -c 680f2737 -r java/lang/String.class
image-20200311094534683 
使用ClassLoader去加载类
classloader -c 70dea4e --load java.lang.String
image-20200311094910635

小结

classloader命令主要作用有哪些？

  1. 显示所有类加载器的信息
  2. 获取某个类加载器所在的jar包
  3. 获取某个资源在哪个jar包中
  4. 加载某个类

monitor

目标

monitor命令：监控指定类中方法的执行情况

作用

对匹配 class-pattern／method-pattern的类、方法的调用进行监控。

monitor 命令是一个非实时返回命令，实时返回命令是输入之后立即返回

而非实时返回的命令，则是不断的等待目标 Java 进程返回信息，直到用户输入 Ctrl+C 为止。

参数说明

方法拥有一个命名参数 [c:]，意思是统计周期（cycle of output），拥有一个整型的参数值

参数名称 参数说明
class-pattern 类名表达式匹配
method-pattern 方法名表达式匹配
[E] 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配
[c:] 统计周期，默认值为120秒

举例

过5秒监控一次，类demo.MathGame中primeFactors方法
monitor -c 5 demo.MathGame primeFactors

image-20200311101017085

监控的维度说明

监控项 说明
timestamp 时间戳
class Java类
method 方法（构造方法、普通方法）
total 调用次数
success 成功次数
fail 失败次数
rt 平均耗时
fail-rate 失败率

小结

monitor命令的作用是什么？

用来监视一个时间段中指定方法的执行次数，成功次数，失败次数，耗时等这些信息

watch

目标

观察到指定方法的调用情况

作用

方法执行数据观测，让你能方便的观察到指定方法的调用情况。

能观察到的范围为：返回值、抛出异常、入参，通过编写OGNL 表达式进行对应变量的查看。

参数说明

watch 的参数比较多，主要是因为它能在 4 个不同的场景观察对象

参数名称 参数说明
class-pattern 类名表达式匹配
method-pattern 方法名表达式匹配
express 观察表达式
condition-express 条件表达式
[b] 在方法调用之前观察 before
[e] 在方法异常之后观察 exception
[s] 在方法返回之后观察 success
[f] 在方法结束之后(正常返回和异常返回)观察 finish
[E] 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配
[x:] 指定输出结果的属性遍历深度，默认为 1

这里重点要说明的是观察表达式，观察表达式的构成主要由ognl 表达式组成，所以你可以这样写"{params,returnObj}"，只要是一个合法的 ognl 表达式，都能被正常支持。

特别说明

  • watch 命令定义了4个观察事件点，即 -b 方法调用前，-e 方法异常后，-s 方法返回后，-f 方法结束后
  • 4个观察事件点 -b、-e、-s 默认关闭，-f 默认打开，当指定观察点被打开后，在相应事件点会对观察表达式进行求值并输出
  • 这里要注意方法入参和方法出参的区别，有可能在中间被修改导致前后不一致，除了 -b 事件点 params 代表方法入参外，其余事件都代表方法出参
  • 当使用 -b 时，由于观察事件点是在方法调用前，此时返回值或异常均不存在

举例

观察demo.MathGame类中primeFactors方法出参和返回值，结果属性遍历深度为2。
params表示所有参数数组(因为不确定是几个参数)，returnObject表示返回值

watch demo.MathGame primeFactors "{params,returnObj}" -x 2
image-20200311103008904 
观察方法入参，对比前一个例子，返回值为空（事件点为方法执行前，因此获取不到返回值）

watch demo.MathGame primeFactors "{params,returnObj}" -x 2 -b
image-20200311152248842 
观察当前对象中的属性，如果想查看方法运行前后，当前对象中的属性，可以使用target关键字，代表当前对象
watch demo.MathGame primeFactors 'target' -x 2
image-20200311153804431 
同时观察方法调用前和方法返回后，参数里-n 2，表示只执行两次。
这里输出结果中，第一次输出的是方法调用前的观察表达式的结果，第二次输出的是方法返回后的表达式的结果
params表示参数，target表示执行方法的对象，returnObject表示返回值

watch demo.MathGame primeFactors "{params,target,returnObj}" -x 2 -b -s -n 2
image-20200311153004991 
使用target.field_name访问当前对象的某个属性
watch demo.MathGame primeFactors 'target.illegalArgumentCount'
image-20200311154005898 
条件表达式的例子，输出第1参数小于的情况
watch demo.MathGame primeFactors "{params[0],target}" "params[0]<0"
image-20200311155053465

小结

参数名称 参数说明
[b] begin 监视方法执行前的情况
[e] exception 监视出现异常的情况
[s] success 执行成功的情况
[f] finish 执行完毕的情况，包含成功或失败

trace

目标

学习trace这条命令的使用

对方法内部调用路径进行追踪，并输出方法路径上的每个节点上耗时

介绍

trace 命令能主动搜索 class-pattern／method-pattern 对应的方法调用路径，渲染和统计整个调用链路上的所有性能开销和追踪调用链路。

观察表达式的构成主要由ognl 表达式组成，所以你可以这样写"{params,returnObj}"，只要是一个合法的 ognl 表达式，都能被正常支持。

很多时候我们只想看到某个方法的rt大于某个时间之后的trace结果，现在Arthas可以按照方法执行的耗时来进行过滤了，例如trace *StringUtils isBlank '#cost>100'表示当执行时间超过100ms的时候，才会输出trace的结果。

watch/stack/trace这个三个命令都支持#cost耗时条件过滤

参数说明

参数名称 参数说明
class-pattern 类名表达匹配
method-pattern 方法名表达式匹配
condition-express 条件表达式，使用OGNL表达式
[E] 开启正则表达式匹配，默认是通配符匹配
[n:] 设置命令执行次数
#cost 方法执行耗时，单位是毫秒

举例

trace函数指定类的指定方法
trace demo.MathGame run

image-20200311171209739

如果方法调用的次数很多，那么可以用-n参数指定捕捉结果的次数。比如下面的例子里，捕捉到一次调用就退出命令。
trace demo.MathGame run -n 1

image-20200311171239100

默认情况下，trace不会包含jdk里的函数调用，如果希望trace jdk里的函数，需要显式设置--skipJDKMethod false。
trace --skipJDKMethod false demo.MathGame run

image-20200311171325682

据调用耗时过滤，trace大于0.5ms的调用路径
trace demo.MathGame run '#cost > .5'
image-20200311171441982 
可以用正则表匹配路径上的多个类和函数，一定程度上达到多层trace的效果。
trace -E com.test.ClassA|org.test.ClassB method1|method2|method3

小结

参数名称 参数说明
class-pattern 类名表达式匹配
method-pattern 方法名表达式匹配
condition-express 条件表达式
#cost 过滤条件，只追踪满足的耗时方法

stack

作用

输出当前方法被调用的调用路径

介绍

很多时候我们都知道一个方法被执行，但这个方法被执行的路径非常多，或者你根本就不知道这个方法是从那里被执行了，此时你需要的是 stack 命令。

参数说明

参数名称 参数说明
class-pattern 类名表达式匹配
method-pattern 方法名表达式匹配
condition-express 条件表达式，OGNL
[E] 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配
[n:] 执行次数限制

举例

获取primeFactors的调用路径
stack demo.MathGame primeFactors
image-20200311173954382 
条件表达式来过滤，第0个参数的值小于0，-n表示获取2次
stack demo.MathGame primeFactors 'params[0]<0' -n 2
image-20200311174229013 
据执行时间来过滤，耗时大于0.5毫秒
stack demo.MathGame primeFactors '#cost>0.5'
image-20200311174408523

小结

stack命令的作用是什么？

输出当前方法被调用的路径

tt

作用

time-tunnel 时间隧道

记录下指定方法每次调用的入参和返回信息，并能对这些不同时间下调用的信息进行观测

介绍

watch 虽然很方便和灵活，但需要提前想清楚观察表达式的拼写，这对排查问题而言要求太高，因为很多时候我们并不清楚问题出自于何方，只能靠蛛丝马迹进行猜测。

这个时候如果能记录下当时方法调用的所有入参和返回值、抛出的异常会对整个问题的思考与判断非常有帮助。

于是乎，TimeTunnel 命令就诞生了。

参数解析

tt的参数 说明
-t 记录某个方法在一个时间段中的调用
-l 显示所有已经记录的列表
-n 次数 只记录多少次
-s 表达式 搜索表达式
-i 索引号 查看指定索引号的详细调用信息
-p 重新调用指定的索引号时间碎片

  • -t

    tt 命令有很多个主参数，-t 就是其中之一。这个参数表明希望记录下类 *Test 的 print 方法的每次执行情况。

  • -n 3

    当你执行一个调用量不高的方法时可能你还能有足够的时间用 CTRL+C 中断 tt 命令记录的过程，但如果遇到调用量非常大的方法，瞬间就能将你的 JVM 内存撑爆。

    此时你可以通过 -n 参数指定你需要记录的次数，当达到记录次数时 Arthas 会主动中断tt命令的记录过程，避免人工操作无法停止的情况。

使用案例

基本使用

最基本的使用来说，就是记录下当前方法的每次调用环境现场。
tt -t demo.MathGame primeFactors

image-20200321200911157

表格字段说明

表格字段 字段解释
INDEX 时间片段记录编号，每一个编号代表着一次调用，后续tt还有很多命令都是基于此编号指定记录操作，非常重要。
TIMESTAMP 方法执行的本机时间，记录了这个时间片段所发生的本机时间
COST(ms) 方法执行的耗时
IS-RET 方法是否以正常返回的形式结束
IS-EXP 方法是否以抛异常的形式结束
OBJECT 执行对象的hashCode()，注意，曾经有人误认为是对象在JVM中的内存地址，但很遗憾他不是。但他能帮助你简单的标记当前执行方法的类实体
CLASS 执行的类名
METHOD 执行的方法名

  • 条件表达式

    不知道大家是否有在使用过程中遇到以下困惑

    • Arthas 似乎很难区分出重载的方法
    • 我只需要观察特定参数，但是 tt 却全部都给我记录了下来

    条件表达式也是用 OGNL 来编写，核心的判断对象依然是 Advice 对象。除了 tt 命令之外，watch、trace、stack 命令也都支持条件表达式。

  • 解决方法重载

    tt -t *Test print params.length==1

    通过制定参数个数的形式解决不同的方法签名，如果参数个数一样，你还可以这样写

    tt -t *Test print 'params[1] instanceof Integer'

  • 解决指定参数

    tt -t *Test print params[0].mobile=="13989838402"

检索调用记录

当你用 tt 记录了一大片的时间片段之后，你希望能从中筛选出自己需要的时间片段，这个时候你就需要对现有记录进行检索。

tt -l

image-20200321194350208

需要筛选出 primeFactors 方法的调用信息

tt -s 'method.name=="primeFactors"'

image-20200321194724694

查看调用信息

对于具体一个时间片的信息而言，你可以通过 -i 参数后边跟着对应的 INDEX 编号查看到他的详细信息。

tt -i 1002
image-20200321201648590

重做一次调用

当你稍稍做了一些调整之后，你可能需要前端系统重新触发一次你的调用，此时得求爷爷告奶奶的需要前端配合联调的同学再次发起一次调用。而有些场景下，这个调用不是这么好触发的。

tt 命令由于保存了当时调用的所有现场信息，所以我们可以自己主动对一个 INDEX 编号的时间片自主发起一次调用，从而解放你的沟通成本。此时你需要 -p 参数。通过 --replay-times 指定 调用次数，通过 --replay-interval 指定多次调用间隔(单位ms, 默认1000ms)

tt -i 1002 -p
image-20200321195211743

小结

作用：记录指定方法每次调用的入参和返回值，并后期还可以对这些信息进行观测

tt的参数 说明
-t 记录方法在一个时间段中调用
-l 显示所有已经记录的列表
-n 次数 只记录多少次
-s 搜索表达式 指定搜索表达式
-i 索引号 查看它的详细信息

options

作用

全局开关

全局选项

名称 默认值 描述
unsafe false 是否支持对系统级别的类进行增强，打开该开关可能导致把JVM搞挂，请慎重选择！
dump false 是否支持被增强了的类dump到外部文件中，如果打开开关，class文件会被dump到/${application dir}/arthas-class-dump/目录下，具体位置详见控制台输出
batch-re-transform true 是否支持批量对匹配到的类执行retransform操作
json-format false 是否支持json化的输出
disable-sub-class false 是否禁用子类匹配，默认在匹配目标类的时候会默认匹配到其子类，如果想精确匹配，可以关闭此开关
debug-for-asm false 打印ASM相关的调试信息
save-result false 是否打开执行结果存日志功能，打开之后所有命令的运行结果都将保存到~/logs/arthas-cache/result.log中
job-timeout 1d 异步后台任务的默认超时时间，超过这个时间，任务自动停止；比如设置 1d, 2h, 3m, 25s，分别代表天、小时、分、秒
print-parent-fields true 是否打印在parent class里的filed

案例

查看所有的options

options

image-20200322092041440

获取option的值

options json-format

image-20200322092136758

设置指定的option

例如，想打开执行结果存日志功能，输入如下命令即可：

options save-result true

image-20200322092300964

小结

options的作用是：查看或设置arthas全局环境变量

profiler火焰图

目标

生成火焰图

介绍

profiler 命令支持生成应用热点的火焰图。本质上是通过不断的采样，然后把收集到的采样结果生成火焰图。

命令基本运行结构是 profiler 命令 [命令参数]

案例

启动profiler

$ profiler start
Started [cpu] profiling

默认情况下，生成的是cpu的火焰图，即event为cpu。可以用--event参数来指定。

显示支持的事件

$ profiler list

获取已采集的sample的数量

$ profiler getSamples
23

查看profiler状态

$ profiler status
[cpu] profiling is running for 4 seconds

可以查看当前profiler在采样哪种event和采样时间。

停止profiler

生成svg格式结果

$ profiler stop
profiler output file: /tmp/demo/arthas-output/20191125-135546.svg
OK

默认情况下，生成的结果保存到应用的工作目录下的arthas-output目录。可以通过 --file参数来指定输出结果路径。比如：

$ profiler stop --file /tmp/output.svg
profiler output file: /tmp/output.svg
OK

生成html格式结果

默认情况下，结果文件是svg格式，如果想生成html格式，可以用--format参数指定：

$ profiler stop --format html
profiler output file: /tmp/test/arthas-output/20191125-143329.html
OK

或者在--file参数里用文件名指名格式。比如--file /tmp/result.html 。

通过浏览器查看arthas-output下面的profiler结果

默认情况下，arthas使用3658端口，则可以打开： http://localhost:3658/arthas-output/ 查看到arthas-output目录下面的profiler结果：

image-20200322095520034

点击可以查看具体的结果：

image-20200322095504907

火焰图的含义

火焰图是基于 perf 结果产生的SVG 图片，用来展示 CPU 的调用栈。

y 轴表示调用栈，每一层都是一个函数。调用栈越深，火焰就越高，顶部就是正在执行的函数，下方都是它的父函数。

x 轴表示抽样数，如果一个函数在 x 轴占据的宽度越宽，就表示它被抽到的次数多，即执行的时间长。注意，x 轴不代表时间，而是所有的调用栈合并后，按字母顺序排列的。

火焰图就是看顶层的哪个函数占据的宽度最大。只要有"平顶"（plateaus），就表示该函数可能存在性能问题。

颜色没有特殊含义，因为火焰图表示的是 CPU 的繁忙程度，所以一般选择暖色调。

小结

profiler 命令作用
profiler start 启动profiler，默认情况下，生成cpu的火焰图
profiler list 显示所有支持的事件
profiler getSamples 获取已采集的sample的数量
profiler status 查看profiler的状态，运行的时间
profiler stop 停止profiler，生成火焰图的结果，指定输出目录和输出格式：svg或html

Arthas实践

需求

1. 哪个Controller处理了请求

我们可以快速定位一个请求是被哪些Filter拦截的，或者请求最终是由哪些Servlet处理的。但有时，我们想知道一个请求是被哪个Spring MVC Controller处理的。如果翻代码的话，会比较难找，并且不一定准确。通过Arthas可以精确定位是哪个Controller处理请求。

2. 每个请求的调用参数和返回值是多少

通过watch来查看请求的参数和返回值

准备场景

将ssm_student.war项目部署到Linux的tomcat服务器下，可以正常访问。

启动之后，访问：http://192.168.254.199:8080/ssm_student ，会返回如下页面。192.168.254.199 是Linux服务器的地址。

那么这个请求是被哪个Controller处理的呢？

image-20200311201333701

步骤

  1. trace定位DispatcherServlet
  2. jad反编译DispatcherServlet
  3. watch定位handler
  4. 使用watch得到方法的入参和返回值

实现步骤

第1步：

在浏览器上进行登录操作，检查最耗时的方法
trace *.DispatcherServlet *
image-20200311210304299 
可以分步trace，请求最终是被DispatcherServlet#doDispatch()处理了
trace *.FrameworkServlet doService

image-20200311210115377

第2步：

trace结果里把调用的行号打印出来了，我们可以直接在IDE里查看代码（也可以用jad命令反编译）
jad --source-only *.DispatcherServlet doDispatch
image-20200311210459511

第3步：

watch *.DispatcherServlet getHandler 'returnObj'
查看返回的结果，得到使用到了2个控制器的方法

image-20200311210600265

第4步：

watch com.itheima.controller.* * {params,returnObj} -x 2
image-20200322110452326

结论

通过trace, jad, watch最后得到这个操作由2个控制器来处理，分别是：

com.itheima.controller.UserController.login()
com.itheima.controller.StudentController.findAll()

学习总结

命令 说明
dump 将已加载类的字节码文件保存到特定的目录中
classloader 获取类加载器的信息
monitor 监控指定类中方法的执行情况
watch 观察到指定方法的调用情况
trace 对方法内部调用路径进行追踪，并输出方法路径上每个节点上耗时
stack 输出当前方法被调用的路径
tt 记录指定方法每次调用的入参和返回信息
options 全局开关
profiler 生成火焰图

标签：调用,进阶,trace,笔记,profiler,参数,Arthas,方法,表达式
From： https://www.cnblogs.com/chaliang/p/18286946

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