不停機替換線上代碼？你沒聽錯，Arthas它能做到

寫在前邊

有沒有這樣一種感受，自己寫的代碼在開發、測試環境跑的穩得一筆，可一到線上就抽風，不是缺這個就是少那個反正就是一頓報錯，線上調試代碼又很麻煩，讓人頭疼得很。阿里巴巴出了一款名叫Arthas的工具，可以在線分析診斷Java代碼，着實讓人眼前一亮。

一、Arthas 是什麼?

Arthas(阿爾薩斯) 是阿里開源的一個Java在線分析診斷工具

二、Arthas 能解決啥問題？

在日常開發上線過程中，我們多多少少都會遇到下邊這些問題，苦於無法在線調試，只能通過老鳥的經驗來硬分析bug，效率上不去還總開口問別人答疑解惑，多少有些不好意思。

這個類從哪個 jar 包加載的？爲什麼會報各種類相關的 Exception？
我改的代碼爲什麼沒有執行到？難道是我沒 commit？分支搞錯了？
遇到問題無法在線上 debug，難道只能通過加日誌再重新發布嗎？
線上遇到某個用戶的數據處理有問題，但線上同樣無法 debug，線下無法重現！
是否有一個全局視角來查看系統的運行狀況？
有什麼辦法可以監控到JVM的實時運行狀態？
線上代碼有錯誤，不想重新發布？那能不能改class文件替換一下？

三、Arthas兩種安裝、啓動方式

1、jar包啓動

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調試項目，服務器必須要有運行着的Java服務，demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar就是我啓動的測試項目，啓動arthas後它會自動檢測本地所有的Java服務列出來，我們只需按照序號輸入想要調試的項目即可，選1進入對應進程的arthas交互平臺

[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、在線安裝

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

執行上面的命令會在所在的文件中生成as.sh執行文件

啓動arthas

./as.sh PID #進程id 指定JAVA進程id
./as.sh -h #h來獲取更多參數信息

3、遠程連接：

要想使用arthas服務的 web console必須對外暴露本機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

訪問arthas控制檯也有兩種方法

(1)、web console 界面

重點說明：--target-ip 的ip 一定要是arthas所在機器對外暴露的ip，但如果用的是阿里雲機器必須要使用私有ip啓動arthas服務，但訪問必須是公網IP

(2)、telnet方式

telnet 10.0.2.5 8563

訪問 http://59.110.218.9:8563/ ，進入交互平臺

四、Arthas 命令使用

1、Dashboard 命令

查看當前系統的實時數據面板，例如：服務器thread信息、內存memory、GC回收等情況

2、Thread（線程監控）

$ 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

可以看到這個線程是被synchroned關鍵字鎖導致的阻塞 ，目前只支持找出synchronized關鍵字阻塞住的線程，如果是java.util.concurrent.Lock，目前還不支持。

Number of locked synchronizers = 1
    - java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker@a2f70c7
thread -n 3 #當前最忙的前N個線程
thread -b, ##找出當前阻塞其他線程的線程
thread -n 3 -i 1000 #間隔一定時間後展示

重點學習：thread -b, ##找出當前阻塞其他線程的線程

3、JVM （jvm實時運行狀態，內存使用情況等）

$ 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 (當前方法內部調用路徑，路徑上每個節點的耗時)

$ trace #類名  #方法名

對於執行耗時相對較長的方法，調用鏈路耗時屬性會高亮顯示方便排查

參數 -j 可以過濾jdk的函數 trace -j com.example.demo.controller index2
參數 #cost 可以按執行耗時毫秒ms過濾 trace -j com.example.demo.controller index2 ’#cost >10‘

5、watch

當前方法執行數據觀測，能觀察到的範圍爲：返回值、拋出異常、入參

$ trace #類名  #方法名 "{params,target,returnObj，throwExp }"

OGNL 表達式 {params,target,returnObj，throwExp }

throwExp：異常
params ：入參（數組），單個參數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

當前方法被調用的路徑，顯示當前方法被那些方法調用

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

監控類、方法的調用進行監控，調用次數、成功次數、失敗次數、平均響應時長、失敗率等

$ 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

將JVM中所有的類加載器統計出來，樹狀展示

$ classloader #每種classloader加載類的個樹
 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    # 類加載器間的層級關係
+-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

五、線上代碼熱更新（動態修改上線項目代碼）

手動在代碼中拋異常，不停機不重新發包的情況下，修改線上代碼

啓動服務也達到我們預期異常

替換代碼的流程：

1、jad命令 將需要更改的文件先進行反編譯，保存下來，編譯器修改

$ jad --source--only com.example.demo.DemoApplication > /data/DemoApplication.java

修改完以後需要將類重新加載到JVM

2、SC命令 查找當前類是哪個classLoader加載的

$ sc -d *DemoApplication | grep classLoader

 classLoaderHash   20ad9418 #類加載器  編號

3、MC命令 用指定的classloader重新將類在內存中編譯

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

4、redefine命令 將編譯後的類加載到JVM

上邊編譯後的.class文件地址

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

文件替換後我們再次訪問一下程序，發現異常沒有了程序已經是我們修改正確後的，class文件替換成功

這樣我們就用arthas現實了不停機、不發包替換了生產環境的Java代碼，功能確實比較強大，本文只揭開了arthas強大功能的冰山一角，後續將出更詳細的文章，方便大家一起學習

水文一篇希望對您有一點幫助，學無止境，加油！

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不停機替換線上代碼？你沒聽錯，Arthas它能做到

寫在前邊

一、Arthas 是什麼?

二、Arthas 能解決啥問題？

三、Arthas兩種安裝、啓動方式

四、Arthas 命令使用

五、線上代碼熱更新（動態修改上線項目代碼）

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