不停机还能替换代码？6年的 Java程序员表示不可思议

技术2024-12-12 15

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相信很多人都有这样一种感受，自己写的代码在开发、测试环境跑的稳得一笔，可一到线上就抽风，不是缺这个就是少那个反正就是一顿报错，而线上调试代码又很麻烦，让人头疼得很。不过, 阿里巴巴出了一款名叫Arthas的工具，可以在线分析诊断Java代码，让人眼前一亮。

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Arthas 是什么?

Arthas(阿尔萨斯) 是阿里开源的一个Java在线分析诊断工具。

Arthas 能解决啥问题？

在日常开发上线过程中，我们多多少少都会遇到下边这些问题，苦于无法在线调试，「只能通过老鸟的经验来硬分析bug，效率上不去还总开口问别人答疑解惑，多少有些不好意思」。

这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？

我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？

遇到问题无法在线上 debug，难道只能通过加日志再重新发布吗？

线上遇到某个用户的数据处理有问题，但线上同样无法 debug，线下无法重现！

是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？

有什么办法可以监控到JVM的实时运行状态？

线上代码有错误，不想重新发布？那能不能改class文件替换一下？

Arthas两种安装、启动方式

1、jar包启动

wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar java -jar arthas-boot.jar --target-ip 0.0.0.0

首先想用arthas调试项目，服务器必须要有运行着的Java服务，demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar就是我启动的测试项目，启动arthas后它会自动检测本地所有的Java服务列出来，我们只需按照序号输入想要调试的项目即可，选1进入对应进程的arthas交互平台

[root@iz2zehzeir87zi8q99krk1z data]# java -jar arthas-boot.jar --target-ip 172.17.72.201 [INFO] arthas-boot version: 3.1.0 [INFO] Found existing java process, please choose one and hit RETURN. * [1]: 28679 demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

2、在线安装

curl -L https://alibaba.github.io/arthas/install.sh | sh

执行上面的命令会在所在的文件中生成as.sh执行文件启动arthas

./as.sh PID #进程id 指定JAVA进程id ./as.sh -h #h来获取更多参数信息

3、远程连接：

「要想使用arthas服务的 web console必须对外暴露本机ip」

java -jar arthas-boot.jar --target-ip 172.17.72.201 java -jar arthas-boot.jar --telnet-port 9999 --http-port -1 ./as.sh --target-ip 0.0.0.0 ./as.sh --telnet-port 9999 --http-port -1

访问arthas控制台也有两种方法

「(1)、web console 界面」

「重点说明」：--target-ip 的ip 一定要是arthas所在机器对外暴露的ip，「但如果用的是阿里云机器必须要使用私有ip启动arthas服务，但访问必须是公网IP」

「(2)、telnet方式」

telnet 10.0.2.5 8563

访问 http://59.110.218.9:8563/ ，进入交互平台

Arthas 命令使用

1、Dashboard 命令

查看当前系统的实时数据面板，例如：服务器thread信息、内存memory、GC回收等情况

2、Thread（线程监控）

$ thread -n 3 "as-command-execute-daemon" Id=57 cpuUsage=72% RUNNABLE at sun.management.ThreadImpl.dumpThreads0(Native Method) at sun.management.ThreadImpl.getThreadInfo(ThreadImpl.java:448) at com.taobao.arthas.core.command.monitor200.ThreadCommand.processTopBusyThreads(ThreadCommand.java:133) at com.taobao.arthas.core.command.monitor200.ThreadCommand.process(ThreadCommand.java:79) at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl.process(AnnotatedCommandImpl.java:82) at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl.access$100(AnnotatedCommandImpl.java:18) at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl$ProcessHandler.handle(AnnotatedCommandImpl.java:111) at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl$ProcessHandler.handle(AnnotatedCommandImpl.java:108) at com.taobao.arthas.core.shell.system.impl.ProcessImpl$CommandProcessTask.run(ProcessImpl.java:370) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) Number of locked synchronizers = 1 - java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker@a2f70c7

「可以看到这个线程是被synchroned关键字锁导致的阻塞」，目前只支持找出synchronized关键字阻塞住的线程，如果是java.util.concurrent.Lock，目前还不支持。

Number of locked synchronizers = 1 - java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker@a2f70c7 thread -n 3 #当前最忙的前N个线程 thread -b, ##找出当前阻塞其他线程的线程 thread -n 3 -i 1000 #间隔一定时间后展示

「重点学习」：thread -b, ##「找出当前阻塞其他线程的线程」

3、JVM （jvm实时运行状态，内存使用情况等）

$ jvm RUNTIME -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- MACHINE-NAME 28679@iz2zehzeir87zi8q99krk1z JVM-START-TIME 2019-03-28 17:32:16 MANAGEMENT-SPEC-VERSION 1.2 SPEC-NAME Java Virtual Machine Specification SPEC-VENDOR Oracle Corporation SPEC-VERSION 1.8 VM-NAME Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM VM-VENDOR Oracle Corporation VM-VERSION 25.191-b12 INPUT-ARGUMENTS [] CLASS-PATH demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar BOOT-CLASS-PATH /usr/local/jdk/jre/lib/resources.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/rt.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/sunrsasign.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/jsse.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/jce.jar :/usr/local/jdk/jre/lib/charsets.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/jfr.jar:/usr/local/jdk/jre/classes LIBRARY-PATH /usr/java/packages/lib/amd64:/usr/lib64:/lib64:/lib:/usr/lib

4、trace (当前方法内部调用路径，路径上每个节点的耗时)

$ trace #类名 #方法名

对于执行耗时相对较长的方法，调用链路耗时属性会高亮显示方便排查

参数 -j 可以过滤jdk的函数 trace -j com.example.demo.controller index2参数 #cost 可以按执行耗时毫秒ms过滤 trace -j com.example.demo.controller index2 ’#cost >10‘

5、watch

当前方法执行数据观测，能观察到的范围为：返回值、抛出异常、入参

$ trace #类名 #方法名 "{params,target,returnObj，throwExp }" OGNL 表达式 {params,target,returnObj，throwExp }

throwExp：异常params ：入参（数组），单个参数params【0】returnObj：返回值

$ watch com.example.demo.controller index2 "{params,target,returnObj}" -x 5 Press Q or Ctrl+C to abort. Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 81 ms. ts=2019-03-29 14:24:14; [cost=1000.746582ms] result=@ArrayList[ @Object[][ @String[辛志富], ], @controller[ ], @String[index2], ]

6、stack

当前方法被调用的路径，显示当前方法被那些方法调用

public static String uuidOne() { return uuidTwo(); } public static String uuidTwo() { return UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", ""); } $ stack com.example.demo.controller uuidTwo Press Q or Ctrl+C to abort. Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 58 ms. ts=2019-03-29 14:38:19;thread_name=http-nio-8888-exec-5;id=13;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@525b461a @com.example.demo.controller.uuidOne() at com.example.demo.controller.index2(controller.java:31) at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor36.invoke(null:-1) at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

7、monitor 命令

监控类、方法的调用进行监控，调用次数、成功次数、失败次数、平均响应时长、失败率等

$ monitor -c 4 com.example.demo.controller uuidTwo Press Q or Ctrl+C to abort. Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 56 ms. timestamp class method total success fail avg-rt(ms) fail-rate -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2019-03-29 14:55:40 com.example.demo.controller uuidTwo 7 7 0 0.18 0.00%

8、classloader 命令

将JVM中所有的类加载器统计出来，树状展示

$ classloader #每种classloader加载类的个树 name numberOfInstances loadedCountTotal org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader 1 4463 com.taobao.arthas.agent.ArthasClassloader 2 3631 BootstrapClassLoader 1 2961 java.net.FactoryURLClassLoader 1 835 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 1 46 sun.reflect.DelegatingClassLoader 41 41 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 1 25 Affect(row-cnt:7) cost in 7 ms. $ classloader -t # 类加载器间的层级关系 +-BootstrapClassLoader +-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1959f618 +-com.taobao.arthas.agent.ArthasClassloader@5fc476c6 +-com.taobao.arthas.agent.ArthasClassloader@5017e14b +-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@5c647e05 +-java.net.FactoryURLClassLoader@4ad317f0 +-org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader@20ad9418 Affect(row-cnt:7) cost in 5 ms

线上代码热更新（动态修改上线项目代码）

手动在代码中抛异常，「不停机不重新发包的情况下，修改线上代码」启动服务也达到我们预期异常

「替换代码的流程：」

1、jad命令将需要更改的文件先进行反编译，保存下来，编译器修改

$ jad --source--only com.example.demo.DemoApplication > /data/DemoApplication.java 在这里插入图片描述

修改完以后需要将类重新加载到JVM

2、SC命令查找当前类是哪个classLoader加载的

$ sc -d *DemoApplication | grep classLoader classLoaderHash 20ad9418 #类加载器编号

3、MC命令用指定的classloader重新将类在内存中编译

$ mc -c 20ad9418 /data/DemoApplication.java -d /data Memory compiler output: /data/com/example/demo/DemoApplication.class

4、redefine命令将编译后的类加载到JVM

上边编译后的.class文件地址

$ redefine /data/com/example/demo/DemoApplication.class redefine success, size: 1

「文件替换后我们再次访问一下程序，发现异常没有了程序已经是我们修改正确后的，class文件替换成功」

总结

这样我们就用arthas现实了不停机、不发包替换了生产环境的Java代码，功能确实比较强大，本文只揭开了arthas强大功能的冰山一角，后续将出更详细的文章，方便大家一起学习。

越懒越勤快

arthas的整体功能虽然很强大，但命令行的输入方式让我头疼不已，岁数大了记忆力真的下降严重，而且作为一个贼 TM 懒的程序员，让我去记住如此多的命令和参数，简直是要了老命。又一次因为懒让我勤快起来，我决定做个arthas命令可视化平台。

「设计初衷」：设计这个平台的初衷很简单，就是让程序员们把更多的精力放在问题的排查上，而不是记那么多枯燥无趣的命令。本身我也不是一个愿意死记硬背的人，觉得脑子里还是应该多放一些有趣、有意义的东西。可能在用惯了命令行的大佬眼里，这个功能比较鸡肋，甚至有点多余，但毕竟像我这样平凡的人更多一些，每天还陷入在重复的工作当中，工作量能减一点就多轻松一点嘛。

本以为自己很牛X，谁成想去哪儿网已经整合arthas开发了比较完善的可视化Java诊断工具，此刻有点泄气。「github地址」 :https://github.com/qunarcorp/bistoury

目前平台还在持续的开发中，由于平台是自己在维护，开发进度并不客观，平时利用一些碎片时间开发，毕竟不能耽误工作丢了饭碗嘛。不管会不会有人用，我都会一直做下去，只为给自己留一份骄傲。项目「github地址」 : https://github.com/chengxy-nds/arthas-web.git

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