Java应用诊断利器Arthas
Arthas 是什么
Arthas 是阿里巴巴开源的一款强大的 Java 应用诊断工具，在 Java 开发领域中，它犹如一把万能钥匙，为开发者解决各种线上问题提供了极大的便利。它采用命令行交互模式，支持 Web 端在线诊断，同时提供丰富的 Tab 自动补全功能，进一步方便进行问题的定位和诊断。凭借着强大且丰富的功能，Arthas 能做到的事情超乎想象，能让开发者以全局视角实时查看应用的 load、内存、gc、线程等状态信息 ，并能在不修改应用代码的情况下，对业务问题进行深入诊断，包括查看方法调用的出入参、异常，监测方法执行耗时，类加载信息等，大大提升线上问题排查效率。
在 Java 应用的实际运行过程中，常常会遭遇各种复杂的问题。比如，当 CPU 使用率突然升高，我们迫切需要知道是哪个线程或者哪个方法占用了过多的 CPU 资源；又或者当程序出现响应缓慢的情况时，我们急需找出是哪些代码的执行耗时较长。以往，为了解决这些问题，开发者可能不得不添加大量的日志语句，然后重新部署应用，这一过程不仅繁琐，还可能对正在运行的业务产生影响。而 Arthas 的出现，彻底改变了这种局面。它可以在不重启 JVM 的情况下，实时对 Java 应用进行诊断，这意味着开发者无需中断业务，就能快速定位和解决问题，极大地提高了开发和运维的效率，减少了因问题排查而导致的业务中断时间。
启动 Arthas
Arthas 的安装过程并不复杂，它提供了多种安装方式，以满足不同用户和环境的需求。下面将详细介绍在不同系统中安装 Arthas 的具体步骤 。
下载 Arthas
Arthas 提供了多种下载途径，最为便捷的方式是通过官方推荐的 curl 命令从阿里云镜像站点下载 Arthas 启动脚本，命令如下：
curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar这条命令会直接从阿里云镜像站点下载arthas-boot.jar文件，适用于网络环境较好的情况，能够快速完成 jar 文件的下载。
启动 Arthas
启动 Arthas 的基本命令是：
java -jar arthas-boot.jar执行该命令后，Arthas 会自动扫描当前系统中正在运行的 Java 进程，并列出一个进程列表。例如：
[INFO] Found existing java process, please choose one and input the serial number of the process, eg : 1. Then hit ENTER.
* [1]: 11999 vlog-server-1.0.0-SNAPSHOT.jar在这个列表中，每个进程都有一个对应的序号，以及进程的 PID 和主类信息。我们需要根据实际情况，选择要诊断的 Java 进程对应的序号，然后按下回车键，Arthas 就会连接到该进程，开始进行诊断工作。
启动后，按照提示选择需要监控的 Java 进程即可。成功启动后，还可以在浏览器输入http://127.0.0.1:8563/进入 Web 端界面进行操作。
Arthas 常用命令详解
Arthas 提供了丰富的命令，涵盖基础操作、JVM 相关、类和类加载器管理以及核心监视等多个方面，这些命令是深入诊断 Java 应用问题的关键工具 。下面将详细介绍一些常用命令及其作用和使用场景。
基础命令
help：这是一个非常实用的命令，用于显示 Arthas 所有命令的详细介绍和使用说明。当你对某个命令的参数或功能不太清楚时，直接输入
help，然后加上具体的命令名称，就能获取该命令的详细帮助信息 。例如，想了解dashboard命令的使用方法，输入help dashboard，就会得到关于dashboard命令的参数解释、功能描述等内容，帮助你快速掌握其用法。cat：与 Linux 系统中的
cat命令类似，Arthas 中的cat命令用于打印文件内容。如果不指定文件路径，则会显示当前目录下的文件列表。例如，要查看当前目录下test.txt文件的内容，执行cat test.txt，命令执行后，文件test.txt的内容就会在终端中显示出来，方便查看和分析文本文件中的信息。grep：该命令用于匹配查找，和 Linux 里的
grep命令功能相似，但它只能用于管道命令。比如，当你想在系统属性中查找包含 “java” 字符串的行时，可以使用sysprop | grep java，这条命令会过滤出系统属性中所有包含 “java” 的行并显示出来。此外，还可以使用-n参数显示行号，如sysprop | grep java -n，这样在查看结果时，能更清晰地定位到具体的行 。pwd：
pwd命令用于打印当前的工作目录，和 Linux 系统中的pwd命令作用一致。执行pwd后，会在终端中显示当前所在的目录路径，让你清楚了解当前的工作位置，方便进行文件操作和命令执行。session：通过
session命令可以查看当前会话的信息，包括进程的 ID、会话 ID 等。这些信息在多会话环境中非常有用，能够帮助你区分不同的会话，了解当前会话与目标 Java 进程的关联情况 。reset：
reset命令用于重置增强后类，它会将被 Arthas 增强过的类全部还原。当你在使用 Arthas 进行诊断时，对某些类进行了增强操作，若后续不再需要这些增强，或者想恢复类的原始状态，就可以使用reset命令。例如，执行reset后，之前被增强的类会恢复到未增强前的状态，Arthas 服务端关闭时也会自动重置所有增强过的类 。version：这个命令很简单，用于查看当前 Arthas 的版本号。在与其他开发者交流或者查看 Arthas 的功能更新时，了解版本号是很重要的，执行
version，就能快速获取当前使用的 Arthas 版本信息 。history：
history命令用于查看历史命令记录，它会列出你在当前会话中执行过的所有命令。当你需要重复执行之前的某个命令，或者回顾之前的操作步骤时，history命令就能派上用场，通过查看历史命令，找到需要的命令并重新执行 。quit：
quit命令用于退出当前 Arthas 客户端，但 Attach 到目标进程上的 Arthas 服务端还会继续运行，端口会保持开放，下次连接时可以直接连接上。例如，当你暂时完成了对某个 Java 进程的诊断，想退出当前客户端界面，但又希望 Arthas 服务端保持运行状态以便后续再次连接使用时，就可以执行quit命令 。stop：与
quit不同，stop命令用于关闭 Arthas 服务端，执行该命令后，所有 Arthas 客户端都会全部退出，Arthas 与目标 Java 进程的连接也会断开。如果确定不再需要使用 Arthas 对当前进程进行诊断，并且希望完全停止 Arthas 的运行，可以使用stop命令 。keymap：
keymap命令用于查看 Arthas 快捷键列表，了解这些快捷键可以提高操作效率。例如，ctrl + a可以跳到行首，ctrl + e可以跳到行尾等。通过熟悉和使用这些快捷键，能更便捷地在 Arthas 命令行中进行操作 。
JVM 相关命令
dashboard：这是一个非常直观的命令，用于显示当前系统的实时数据面板。面板中包含了丰富的信息，按q或ctrl + c可以退出显示。数据主要分为以下几部分：
线程信息：展示 Java 级别的线程 ID（注意这个 ID 不能跟
jstack中的nativeID一一对应）、线程名、线程组、线程优先级（1 - 10 之间的数字，越大表示优先级越高）、线程的状态（如RUNNABLE、BLOCKED、WAITING等）、CPU 占用率（采样 100ms，将所有线程在这 100ms 内的 cpu 使用量求和，再算出每个线程的 cpu 使用占比）、线程运行总时间（数据格式为分：秒）、中断位状态以及是否是daemon线程。通过这些信息，可以快速了解当前线程的运行状态和资源占用情况 。内存使用情况：包括堆内存（
heap，细分S0、S1以及老年代等区域的使用情况）和非堆内存（nonheap）的使用信息，能直观地看到内存的分配和使用状况，对于排查内存相关的问题非常有帮助 。运行时环境：展示操作系统信息和 JVM 信息，如操作系统名称、版本，JVM 的版本、启动参数等，方便了解应用运行的环境基础信息 。
thread：thread命令用于查看当前 JVM 的线程堆栈信息，它有多种用法：
查看所有线程：直接输入
thread，会显示所有当前正在运行的线程信息，默认打印第一页的线程，方便对线程整体情况有一个初步了解 。查找死锁：使用
thread -b，可以一键找出当前阻塞其他线程的线程，在应用卡住，怀疑是某个线程拿住锁导致其他线程等待的情况下，这个命令非常有用 。查看指定线程的堆栈信息：输入
thread [线程ID]，即可打印某个指定线程的堆栈信息，帮助分析该线程的执行情况和问题 。打印最忙的线程：
thread -n [数量]，例如thread -n 3，会展示当前最忙的前 3 个线程并打印堆栈，通过分析这些线程的堆栈信息，可以找出可能存在性能问题的线程 。查看某个状态的线程：如
thread --state WAITING，可以查看处于等待状态的所有线程，有助于分析线程等待的原因 。
jvm：该命令用于查看当前 JVM 的整体信息，包括但不限于以下内容：
线程相关：JVM 当前活跃的线程数、活跃的守护线程数、从 JVM 启动开始曾经活着的最大线程数、总共启动过的线程次数以及当前死锁的线程数。这些数据能帮助了解 JVM 线程的整体状况和历史情况 。
文件描述符相关：JVM 进程最大可以打开的文件描述符数以及当前打开的文件描述符数，对于排查文件资源相关的问题有重要参考价值 。
其他信息：还包括内存池、垃圾回收详情、类加载情况等 JVM 的关键信息，全面展示 JVM 的运行状态 。
sysprop：sysprop命令用于查看和修改 JVM 的系统属性：
查看所有属性：直接输入
sysprop，会列出 JVM 的所有系统属性及其对应的值 。查看单个属性：例如
sysprop java.version，可以查看java.version属性的值，即当前 JVM 的 Java 版本 。修改单个属性：使用
sysprop [属性名] [新值]的格式，如sysprop user.country US，可以将user.country属性的值修改为US。但需要注意，修改系统属性可能会对应用产生影响，应谨慎操作 。
sysenv：sysenv命令用于查看当前 JVM 的环境属性（System Environment Variables），例如：
查看所有环境变量：执行
sysenv，会展示所有当前 JVM 的环境变量及其对应的值 。查看单个环境变量：如
sysenv USER，可以查看USER环境变量的值，了解当前用户信息 。
vmoption：vmoption命令用于查看和更新 VM 诊断相关的参数：
查看所有的选项：输入
vmoption，会列出所有的 VM 诊断选项及其当前值 。查看指定的选项：例如
vmoption PrintGCDetails，可以查看PrintGCDetails选项的值，判断是否开启了详细的垃圾回收日志打印 。更新指定的选项：使用
vmoption [选项名] [新值]的格式，如vmoption PrintGCDetails true，可以将PrintGCDetails选项的值设置为true，开启详细的垃圾回收日志打印 。
getstatic：通过getstatic命令可以方便地查看类的静态属性，语法为getstatic [类名] [属性名]。例如，getstatic com.vvhz.vlog.oss.util.OssUtil videoExtensions，可以显示OssUtil类中静态属性videoExtensions的值，对于分析类的静态成员变量状态很有帮助 。
[arthas@11999]$ getstatic com.vvhz.vlog.oss.util.OssUtil videoExtensions
field: videoExtensions
@HashSet[
@String[mp4],
@String[wmv],
@String[flv],
@String[rmvb],
@String[avi],
@String[mov],
@String[mpeg],
@String[mkv],
@String[3gp],
@String[webm],
]
Affect(row-cnt:1) cost in 15 ms.ognl：ognl命令用于执行 OGNL 表达式，这是从 3.0.5 版本新增的功能。OGNL（Object - Graph Navigation Language）是一种强大的表达式语言，在 Arthas 中使用它可以实现很多灵活的操作。详细请查看Arthas中Ognl表达式示例
类和类加载器命令
sc：sc（Search Class）命令用于搜索已加载的类，使用方法为sc [class - pattern]，例如sc *Test*，会查找所有包含 “Test” 的类。这个命令在确认某个类是否被加载到 JVM 中时非常有用，通过类名表达式匹配，可以快速定位到需要的类 。
[arthas@11999]$ sc *OssUtil
com.vvhz.vlog.oss.util.OssUtil
Affect(row-cnt:1) cost in 122 ms.sm：sm（Search Method）命令用于搜索已加载类中的方法，使用方法为sm [class - pattern] [method - pattern]，如sm *OssUtil uploadToOss，可以检查OssUtil类中是否存在uploadToOss方法，或者查看该方法是否被重载等情况 。
[arthas@11999]$ sm *OssUtil uploadToOss
com.vvhz.vlog.oss.util.OssUtil uploadToOss(Lorg/springframework/web/multipart/MultipartFile;Ljava/lang/String;Ljava/lang/Boolean;)Ljava/lang/String;
com.vvhz.vlog.oss.util.OssUtil uploadToOss(Ljava/io/File;Ljava/lang/String;Ljava/lang/Boolean;)Ljava/lang/String;
Affect(row-cnt:2) cost in 79 ms.jad：jad（Java Decompiler）命令用于反编译指定的已加载类，使用方法为jad [class-name]，例如jad com.vvhz.vlog.oss.utilOssUtil。当没有类的源码，但又需要查看其实现时，jad命令就能将已加载的class文件反编译成 Java 源代码展示出来，方便分析类的代码逻辑 。
mc：mc（Memory Compiler）是内存编译器，用于将 Java 文件编译成字节码和内存中的类文件。在需要动态编译 Java 代码时，mc命令就可以发挥作用，例如在诊断过程中，根据实际情况编写一些临时的 Java 代码并进行编译运行 。
redefine：redefine命令用于加载外部.class文件，实现类的重新定义。语法为redefine [class-file-path]，当对类进行了修改，生成了新的.class文件后，可以使用redefine命令将新的.class文件加载到 JVM 中，实现类的动态更新，而无需重启 JVM 。
dump：dump命令用于将已加载类的字节码文件保存到特定目录，默认路径为~/logs/arthas/classdump/，不同的类加载器加载的类会放在不同的目录下。例如，dump java.lang.String，会把String类的字节码文件保存到默认目录下；dump demo.*，会把demo包下所有的类的字节码文件保存到默认目录，方便后续对字节码文件进行分析和研究 。
classloader：classloader命令用于获取类加载器信息，它有多种用法：
默认按类加载器的类型查看统计信息：直接输入
classloader，会统计并展示 JVM 中所有类加载器的类型和相关统计信息 。按类加载器的实例查看统计信息：使用
classloader -l，可以看到类加载器的实例信息，包括类加载器的hashCode。查看 ClassLoader 的继承关系：
classloader -t，可以查看类加载器之间的继承关系，了解类加载的层级结构 。通过类加载器的 hash，查看此类加载器实际所在的位置：
classloader -c [类加载器hash]，例如classloader -c 28bb0d54，可以查看hash为28bb0d54的类加载器的实际位置信息 。使用 ClassLoader 去查找类的 class 文件所在的位置：
classloader -c [类加载器hash] -r [类名.class]，如classloader -c 28bb0d54 -r java/lang/String.class，可以查找指定类加载器加载的String.class文件所在的位置 。使用 ClassLoader 去加载类：
classloader -c [类加载器hash] --load [类名]，例如classloader -c 70dea4e --load java.lang.String，可以使用指定的类加载器加载String类 。
核心监视命令
monitor：monitor命令用于监控指定类中方法的执行情况，语法为monitor [class - pattern] [method - pattern] [-c cycle]，其中-c参数表示统计周期（cycle of output），默认值为 120 秒。例如，monitor -c 5 demo.MathGame primeFactors，表示每 5 秒监控一次demo.MathGame类中primeFactors方法的执行情况，监控的维度包括：
timestamp：时间戳，记录监控数据的时间 。
class：Java 类名 。
method：方法名（包括构造方法、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 。通过这些监控数据，可以直观地了解方法的执行效率和稳定性，快速发现可能存在问题的方法 。
watch：watch命令用于观察指定方法的调用情况，能观察到的范围包括返回值、抛出异常、入参，通过编写 OGNL 表达式进行对应变量的查看。其参数较多，主要是因为它能在 4 个不同的场景观察对象，参数说明如下：
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，由 OGNL 表达式组成，例如
"{params, returnObj}"，表示观察方法的入参和返回值 。condition - express：条件表达式，用于过滤满足特定条件的方法调用 。
[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 。例如，
watch demo.MathGame primeFactors "{params, returnObj}" -x 2，表示观察demo.MathGame类中primeFactors方法的入参和返回值，结果属性遍历深度为 2；watch demo.MathGame primeFactors "{params, returnObj}" -x 2 -b，表示在方法调用前观察入参，此时因为方法还未执行，所以获取不到返回值 。通过watch命令，可以深入分析方法执行过程中的数据传递和异常情况，快速定位方法执行中的问题 。
trace：trace命令用于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的耗时，语法为 `trace [class-pattern]
