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《Dubbo 实现原理与源码解析 —— 精品合集》	《Netty 实现原理与源码解析 —— 精品合集》
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《Spring Boot 实现原理与源码解析 —— 精品合集》	《Java 面试题 + Java 学习指南》

摘要: 原创出处 blog.csdn.net/qq_35427589/article/details/125331696 「共饮一杯无」欢迎转载，保留摘要，谢谢！

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基本概念

云杏这么多微服务，当然需要一个诊断利器来排查问题。

Arthas 是阿里开源的挚爱工具，关注开发者开发者。查问题，独立重启跟踪 Java 代码；实时 JVM 在线监控。Arthas 6+，Linux/Mac/Windows，支持 JDK 支持 Java 模式，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。

官方定义为应用诊断利器，从此Javagithub获得了29.4K个star。

可以用来查看线程值，内存，GC异常和运行时，查看入参返回/显示快速应用的提示，生成图等功能，帮助排查难问题。本文主要讲述常见的使用命令。

常见命令

启动arthas-demo（案例程序）

执行如下命令下载arthas-demo.jar，再用java -jar命令启动程序：

wget https://arthas.aliyun.com/arthas-demo.jar;
java -jar arthas-demo.jar

启动arthas-boot（诊断工具程序）

执行如下命令下载arthas-boot.jar，再用java -jar命令启动：

wget https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar;
java -jar arthas-boot.jar

arthas是Arthas boot的程序，用户会启动-启动所有的Java进程后，可以选择诊断需要的进程。

选择要诊断的Java程序，我这里输入1，再按回车键（回车）。

附上成功之后，会打印Arthas LOGO。

输入帮助可以获取到阿尔萨斯相关命令帮助信息。

[arthas@1266]$ help
 NAME         DESCRIPTION                                                                             
 help         Display Arthas Help                                                                     
 auth         Authenticates the current session                                                       
 keymap       Display all the available keymap for the specified connection.                          
 sc           Search all the classes loaded by JVM                                                    
 sm           Search the method of classes loaded by JVM                                              
 classloader  Show classloader info                                                                   
 jad          Decompile class                                                                         
 getstatic    Show the static field of a class                                                        
 monitor      Monitor method execution statistics, e.g. total/success/failure count, average rt, fail 
               rate, etc.                                                                             
 stack        Display the stack trace for the specified class and method                              
 thread       Display thread info, thread stack                                                       
 trace        Trace the execution time of specified method invocation.                                
 watch        Display the input/output parameter, return object, and thrown exception of specified me 
              thod invocation                                                                         
 tt           Time Tunnel                                                                             
 jvm          Display the target JVM information                                                      
 memory       Display jvm memory info.                                                                
 perfcounter  Display the perf counter information.                                                   
 ognl         Execute ognl expression.                                                                
 mc           Memory compiler, compiles java files into bytecode and class files in memory.           
 redefine     Redefine classes. @see Instrumentation#redefineClasses(ClassDefinition...)              
 retransform  Retransform classes. @see Instrumentation#retransformClasses(Class...)                  
 dashboard    Overview of target jvm's thread, memory, gc, vm, tomcat info.                           
 dump         Dump class byte array from JVM                                                          
 heapdump     Heap dump                                                                               
 options      View and change various Arthas options                                                  
 cls          Clear the screen                                                                        
 reset        Reset all the enhanced classes                                                          
 version      Display Arthas version                                                                  
 session      Display current session information                                                     
 sysprop      Display, and change the system properties.                                              
 sysenv       Display the system env.                                                                 
 vmoption     Display, and update the vm diagnostic options.                                          
 logger       Print logger info, and update the logger level                                          
 history      Display command history                                                                 
 cat          Concatenate and print files                                                             
 base64       Encode and decode using Base64 representation                                           
 echo         write arguments to the standard output                                                  
 pwd          Return working directory name                                                           
 mbean        Display the mbean information                                                           
 grep         grep command for pipes.                                                                 
 tee          tee command for pipes.                                                                  
 profiler     Async Profiler. https://github.com/jvm-profiling-tools/async-profiler                   
 vmtool       jvm tool                                                                                
 stop         Stop/Shutdown Arthas server and exit the console.

与linux同样规则的命令此处不再赘述。如：history，cat，echo，pwd，grep。

系统的实时数据面板仪表板命令

仪表板可以命令查看当前系统的实时数据面板。可以查看到 CPU、内存、GC、运行环境等信息。

输入 q 或者 Ctrl+C 可以退出仪表板命令。

打印线程ID的栈线程

thread 1 命令会打印线程ID 1的栈。用thread 1 | grep 'main(' 查找到主类。

查找JVM中已加载的类 sc/sm

可以通过sc命令来查找JVM里已经加载的打印类，通过-d参数，可以出类的具体信息，很方便查找类的加载问题。

[arthas@1266]$ sc -d *MathGame
 class-info        demo.MathGame                                                                                             
 code-source       /home/shell/arthas-demo.jar                                                                               
 name              demo.MathGame                                                                                             
 isInterface       false                                                                                                     
 isAnnotation      false                                                                                                     
 isEnum            false                                                                                                     
 isAnonymousClass  false                                                                                                     
 isArray           false                                                                                                     
 isLocalClass      false                                                                                                     
 isMemberClass     false                                                                                                     
 isPrimitive       false                                                                                                     
 isSynthetic       false                                                                                                     
 simple-name       MathGame                                                                                                  
 modifier          public                                                                                                    
 annotation                                                                                                                  
 interfaces                                                                                                                  
 super-class       +-java.lang.Object                                                                                        
 class-loader      +-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1b6d3586                                                               
                     +-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@107df6e5                                                             
 classLoaderHash   1b6d3586                                                                                                  

Affect(row-cnt:1) cost in 50 ms.

sc支持通配，比如搜索所有的StringUtils：

sc *StringUtils

查找UserController的ClassLoader

[arthas@1266]$ sc -d com.example.demo.arthas.user.UserController | grep classLoaderHash
 classLoaderHash   19469ea2

sm命令类似：查找类的具体函数。

sm java.math.RoundingMode

通过 -d 参数可以打印函数的具体属性：

sm -d java.math.RoundingMode

查找特定的函数，例如查找构造函数：

sm java.math.RoundingMode <init>

反编译代码 jad命令

jad demo.MathGame

通过--source-only参数可以只打印出在反编译的源代码：

jad --source-only com.example.demo.arthas.user.UserController

动态执行代码 ognl 命令

在Arthas里，有一个ognl命令，可以动态执行代码。这个有点秀啊😯😯😯

调用静态函数

ognl '@java.lang.System@out.println("hello ognl")'

获取静态类的物理场

UserController类中的logger获取字段：

ognl --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader @com.example.demo.arthas.user.UserController@logger

通过-x参数控制返回值的展开层数。

ognl --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader -x 2 @com.example.demo.arthas.user.UserController@logger

多行表达式，给与临时变量执行，返回一个列表

ognl '#value1=@System@getProperty("java.home"), #value2=@System@getProperty("java.runtime.name"), {#value1, #value2}'

OGNL 特殊用法请参考：https://github.com/alibaba/arthas/issues/71
OGNL 表达式官方指南：https://commons.apache.org/proper/commons-ognl/language-guide.html

查看函数的参数/异常信息 watch 命令/返回值

watch demo.MathGame primeFactors returnObj

查看JVM信息 sysprop sysenv jvm仪表板

系统道具

sysprop ：打印所有的System Properties信息。
指定密钥：sysprop user.dir。
通过grep过滤：sysprop | grep user。
设置新的价值：sysprop testKey testValue。

系统环境

sysenv 命令可以类似地获取到环境变量。和 sysprop 命令。

虚拟机

jvm 命令会打印出 JVM 的各种详细信息。

仪表板

仪表板可以命令查看当前系统的实时数据面板。

重置类重置命令

通过reset命令可以还原类，将Arthas过码的类全部关闭，Arthas增强服务端时会重置所有过的类。Arthas在等命令的时候watch/trace，其实是应用的字节修改，插入的增强代码。显式执行重置命令，可以清除掉这些增强代码。

reset 指定类:

reset demo.MathGame

所有还原类：

reset

查看当前会话信息会话

tee 命令

传统的 tee 命令类似用于读取标准输入的数据，并将其内容输出成文件。

tee指令会从标准输入设备读取数据，将其内容输出到标准输出设备，同时保存成文件。

查看当前Arthas版本

[arthas@1710]$ version
3.6.2

退出阿尔萨斯

输入退出或退出命令可以退出阿尔萨斯当前会话。执行命令停止彻底退出阿尔萨斯。

📌PS：所有命令都可以通过 -h 参数查看帮助信息。

实操案例

排查函数调用异常

通过curl可以看到异常，但是可以看到具体的请求参数和信息。

shell@Alicloud:~$ curl http://localhost:61000/user/0
{"timestamp":1655435063042,"status":500,"error":"Internal Server Error","exception":"java.lang.IllegalArgumentException","message":"id < 1","path":"/user/0"}

查看UserController的参数/异常

在Arthas里执行：

watch com.example.demo.arthas.user.UserController * '{params, throwExp}'

第一个参数是类名，支持通配
第二个参数是函数名，支持通配访问curl http://localhost:61000/user/0，watch命令会打印调用的参数和异常

再次通过curl调用可以在arthas里面查看到具体的异常信息。

获取到的结果展开，可以用-x参数：

watch com.example.demo.arthas.user.UserController * '{params, throwExp}' -x 2

返回值表达式

在上面的例子里，第三个参数是返回值表达式，它实际上是一个表达式，它支持一些组合对象：

装载机
克拉兹
方法
目标
参数
返回对象
throwExp
之前
是抛出
是返回

返回目录：

watch com.example.demo.arthas.user.UserController * '{params[0], target, returnObj}'

表达式条件

看命令支持在第4个参数里写条件表达式，比如：

当访问user/1时，观察命令没有输出
当访问user/101时，手表会打印出结果。

当异常时姓名

观看命令支持-e选项，表示只发射异常时的请求：

watch com.example.demo.arthas.user.UserController * "{params[0],throwExp}" -e

自动进行过滤

观看命令支持按请求进行过滤，例如：

watch com.example.demo.arthas.user.UserController * '{params, returnObj}' '#cost>200'

热更新代码

这个人也是真的秀。

访问http://localhost:61000/user/0，会返回500个异常：

shell@Alicloud:~$ curl http://localhost:61000/user/0
{"timestamp":1655436218020,"status":500,"error":"Internal Server Error","exception":"java.lang.IllegalArgumentException","message":"id < 1","path":"/user/0"}

通过热更新代码，修改这个逻辑。

jad反编译UserController

jad --source-only com.example.demo.arthas.user.UserController > /tmp/UserController.java

jad反编译的结果保存在/tmp/UserController.java文件里了。

再打开一个终端窗口，然后用vim来编辑/tmp/UserController.java：

vim /tmp/UserController.java

比如说当user id小于1时，也正常返回，不抛出异常：

@GetMapping(value={"/user/{id}"})
public User findUserById(@PathVariable Integer id) {
    logger.info("id: {}", (Object)id);
    if (id != null && id < 1) {
        return new User(id, "name" + id);
        // throw new IllegalArgumentException("id < 1");
    }
    return new User(id.intValue(), "name" + id);
    }

sc查找加载UserController的ClassLoader

[arthas@1266]$ sc -d *UserController | grep classLoaderHash
 classLoaderHash   19469ea2

classLoaderHash 是 19469ea2，后面需要使用它。

麦克

保存好/tmp/UserController.java之后，使用mc(Memory Compiler)命令来编译，并通过-c或–classLoaderClass参数指定ClassLoader：

mc --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader /tmp/UserController.java -d /tmp
[arthas@1266]$ mc --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader /tmp/UserController.java -d /tmp
Memory compiler output:
/tmp/com/example/demo/arthas/user/UserController.class
Affect(row-cnt:1) cost in 2879 ms.

也可以通过mc -c /tmp/UserController.java -d /tmp，使用 -c 参数指定ClassLoaderHash：

mc -c 19469ea2 /tmp/UserController.java -d /tmp

重新定义

再使用redefine命令重新加载新编译好的UserController.class：

[arthas@1266]$ redefine /tmp/com/example/demo/arthas/user/UserController.class
redefine success, size: 1, classes:
com.example.demo.arthas.user.UserController

热修改代码结果

重新定义成功之后，再次访问user/0，结果正常

shell@Alicloud:~$ curl http://localhost:61000/user/0
{"id":0,"name":"name0"}

动态更新应用Logger Level

查找UserController的ClassLoader

[arthas@1266]$ sc -d *UserController | grep classLoaderHash
 classLoaderHash   19469ea2

用ognl获取logger

ognl --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader ‘@com.example.demo.arthas.user.UserController@logger’
[arthas@1266]$ ognl --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader '@com.example.demo.arthas.user.UserController@logger'
@Logger[
    serialVersionUID=@Long[5454405123156820674],
    FQCN=@String[ch.qos.logback.classic.Logger],
    name=@String[com.example.demo.arthas.user.UserController],
    level=null,
    effectiveLevelInt=@Integer[20000],
    parent=@Logger[Logger[com.example.demo.arthas.user]],
    childrenList=null,
    aai=null,
    additive=@Boolean[true],
    loggerContext=@LoggerContext[ch.qos.logback.classic.LoggerContext[default]],
]

可以知道UserController@logger实际使用的是logback。可以看到level=null，则说明实际最终的level是从root logger里来的。

单独设置UserController的logger级别

ognl --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader '@com.example.demo.arthas.user.UserController@logger.setLevel(@ch.qos.logback.classic.Level@DEBUG)'

再次获取UserController@logger，可以发现已经是DEBUG了。

修改logback的记录器级别

通过获取root logger，可以修改的logger level：

ognl --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader '@org.slf4j.LoggerFactory@getLogger("root").setLevel(@ch.qos.logback.classic.Level@DEBUG)'

获取Spring Context，在获取bean，再调用函数

使用tt命令获取到spring上下文

tt即TimeTunnel它可以记录下指定的方法，每次调用的入能和返回信息，并在下调用的时间对不同的进行调用。

官方tt说明：https://arthas.aliyun.com/doc/tt.html

tt -t org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter invokeHandlerMethod

访问用户/1：

curl http://localhost:61000/user/1

可以看到父母到了一个请求：

输入 q 或者 Ctrl + C 退出的 tt -t 命令。

使用tt命令从调用记录里获取到spring上下文

tt -i 1000 -w 'target.getApplicationContext()'

获取spring bean，并调用函数

tt -i 1000 -w ‘target.getApplicationContext().getBean(“helloWorldService”).getHelloMessage()’

结果如下：

[arthas@1266]$ tt -i 1000 -w 'target.getApplicationContext().getBean("helloWorldService").getHelloMessage()'
@String[Hello World]
Affect(row-cnt:1) cost in 1 ms.

排查HTTP请求返回401

请求接口没有权限的时候一般就返回401 Unauthorized。

401是被权限管理的过滤器拦截了，到底是哪个过滤器处理了这个请求，返回401？

监视所有的过滤功能

开始追踪：

trace javax.servlet.Filter *

可以在调用树的最全集，找到AdminFilterConfig$AdminFilter返回的401

+---[3.806273ms] javax.servlet.FilterChain:doFilter()
|   `---[3.447472ms] com.example.demo.arthas.AdminFilterConfig$AdminFilter:doFilter()
|       `---[0.17259ms] javax.servlet.http.HttpServletResponse:sendError()

通过栈调用栈

上面是通过trace命令来获取信息，从里，我们可以知道通过stack跟踪HttpServletResponse:sendError()结果，同样可以知道返回的是哪个Filter了401

执行：

stack javax.servlet.http.HttpServletResponse sendError 'params[0]==401'

可以查看以下信息：

寻找顶部 N 线程

查看所有地址

thread

查看具体的线程栈

查看线程ID 2的栈：

thread 2

查看CPU使用率最高的线程的栈

thread -n 3

查看5秒内的CPU使用率顶部线程栈

thread -n 3 -i 5000

寻找是否有拒绝

thread -b

更多使用查看：

Github地址：https://github.com/alibaba/arthas
文档地址：https://arthas.aliyun.com/doc/