天道不一定酬所有勤
但是,天道只酬勤

阿里开源那个牛哄哄问题排查工具竟然不会用?最佳实践来了!

作者:汪吉

入门步骤

安装

https://arthas.gitee.io/install-detail.html

上述命令会下载启动脚本文件 as.sh 到当前目录,执行方式:

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

as.sh 启动 :

curl -sk https://arthas.gitee.io/arthas-boot.jar -o ~/.arthas-boot.jar  && echo "alias as.sh='java -jar ~/.arthas-boot.jar --repo-mirror aliyun --use-http'" >> ~/.bashrc && source ~/.bashrc

在线教程体验

https://alibaba.github.io/arthas/arthas-tutorials?language=cn

当然也可以自己本地体验一下~自己通过下载一个 arthas-idea-plugin的体验demo 直接本地上手

https://github.com/WangJi92/arthas-plugin-demo

全局命令说明:

-x 是展示结果属性遍历深度,默认为 1

-n 是执行的次数 ,q 退出

-c classloader 的hash值

退出 q ,关闭 stop

了解最常用的trace、watch的功能

watch和trace 是arthas 诊断中对于开发人员解决线上的问题最常用的功能!

trace

基本示例:

trace com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.CommonController getRandomInteger -n 5 '1==1'

https://arthas.gitee.io/trace.html

  • 性能优化~
  • 调用的这个方法,走的具体流程是咋样的!可以通过调用链看出来。
  • 有异常了可以查看异常的堆栈

高级的功能:

trace命令只会trace匹配到的函数里的子调用,并不会向下trace多层。因为trace是代价比较贵的,多层trace可能会导致最终要trace的类和函数非常多。

示例:

trace -E xxxClassA|xxxClassB method1 | method2

如:

trace -E com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.CommonController|com.wangji92.arthas.plugin.demo.service.ArthasTestService traceE|doTraceE -n 5 '1==1'

watch

https://arthas.gitee.io/watch.html

wathc 从字面上理解就是观察值的信息,可以查看入参、返回值、异常、可以执行表达式获取静态变量、target.xxx调用目标实施的字段、方法等等都行~只要你想得到没有做不到的~

基本示例:

watch com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.CommonController traceE '{params,returnObj,throwExp}' -n 5 -x 3 '1==1'

arthas 表达式核心变量

public class Advice {

    private final ClassLoader loader;
    private final Class<?> clazz;
    private final ArthasMethod method;
    private final Object target;
    private final Object[] params;
    private final Object returnObj;
    private final Throwable throwExp;
    private final boolean isBefore;
    private final boolean isThrow;
    private final boolean isReturn;

    // getter/setter  
}  

从watch 和 trace 中看到 后面的 ‘1==1’ 执行的是一个条件表达式 当值为true 的时候通过执行了一个ognl 表达式 ,watch 观察 params,returnObj,throwExp 入参、返回值、是否异常 这个也是一个表达式,那么这个到底是咋回事?

spring el 表达式

没有学习过ognl 使用多年的spring 一定知道他的el 表达式,el 表达式中也有一种概念叫做【Context 上下文,和表达式】 如下所示,因为有了simple这个上下文 才能解析 “booleanList[0]” 这个脚本的含义~ 这个很熟悉,很好理解,那么ognl 表达式一样不难了。

class Simple {
    public List<Boolean> booleanList = new ArrayList<Boolean>();
}

Simple simple = new Simple();

simple.booleanList.add(true);

StandardEvaluationContext simpleContext = new StandardEvaluationContext(simple);

// false is passed in here as a string. SpEL and the conversion service will
// correctly recognize that it needs to be a Boolean and convert it
parser.parseExpression("booleanList[0]").setValue(simpleContext, "false");

// b will be false
Boolean b = simple.booleanList.get(0);

ognl 表达式

arthas 也是一样的,只是使用了一个叫做ognl的脚本,核心变量就是他的上下文,可以直接获取到这些字段。watch 观察的这几个字段 params,returnObj,throwExp 也就是我们所谓的上下文的概念,观察参数、返回值、和异常的信息。

如下是arthas 源码中 表达式评估和watch 观察值执行的代码!Advice 就是一个上下文,这里还增加了一个变量 const。知道了这些那不是很简单??

com.taobao.arthas.core.advisor.ReflectAdviceListenerAdapter#isConditionMet

/**
 * 判断条件是否满足,满足的情况下需要输出结果
 * @param conditionExpress 条件表达式
 * @param advice 当前的advice对象
 * @param cost 本次执行的耗时
 * @return true 如果条件表达式满足
 */
protected boolean isConditionMet(String conditionExpress, Advice advice, double cost) throws ExpressException {
    return StringUtils.isEmpty(conditionExpress) ||
            ExpressFactory.threadLocalExpress(advice).bind(Constants.COST_VARIABLE, cost).is(conditionExpress);
}

protected Object getExpressionResult(String express, Advice advice, double cost) throws ExpressException {
    return ExpressFactory.threadLocalExpress(advice)
            .bind(Constants.COST_VARIABLE, cost).get(express);
}

表达式实践

arthas 群经常有人问重载方法如何判断,无非就是评估条件? 参数的个数、第一个参数是什么?返回值的类型等等都可以作为你评估的条件。如下的watch 前面的一段是观察的值、后面这一段是表达式评估 ,满足了条件才执行。

入参长度大于0:

watch com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.CommonController traceE '{params,returnObj,throwExp}' -n 5 -x 3 'params.length >0'

返回值为String 且长度大于5:

watch com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.CommonController traceE '{params,returnObj,throwExp}' -n 5 -x 3 'returnObj instanceof java.lang.String && returnObj.length>5'

条件表达式+异步任务

只有特定的场景才会有bug ,如何排查bug?

一天只出现一两次如何解决?

条件表达式主要是用来过滤使用,比如某些场景只是在特定的参数才会出现,肯能会花费很多的时间去等待,这个时候可以使用条件表达式过滤 +异步任务

ognl 表达式

https://arthas.gitee.io/ognl.html

从上面看,ognl 在watch、trace上面无所不能啊,其实还有tt 也是 使用ognl 表达式执行逻辑的. @xxxClas@xxxStaticField 是静态变量的语法糖 ognl的,好好看一下官方的文档。

OGNL特殊用法请参考:https://github.com/alibaba/arthas/issues/71

获取静态变量

静态变量由于 一个jvm 中可能被多个classloader加载,jvm 认定为一个实例是一个classloader加载哦,所以需要知道当前静态类的hash 值(sc -d com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.StaticTest)可以通过这个命令获取。

ognl  -x  3 '@com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.StaticTest@INVOKE_STATIC_DOUBLE' -c e374b99

调用spring 方法?

watch 执行ognl 语法中获取spring context 然后进行调用bean的方法

watch -x 3 -n 1  org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet doDispatch '@org.springframework.web.context.support.WebApplicationContextUtils@getWebApplicationContext(params[0].getServletContext()).getBean("commonController").getRandomInteger()'

ognl 执行静态的一个spring context 然后调用bean 的方法

ognl -x 3 '#springContext=@com.wangji92.arthas.plugin.demo.common.ApplicationContextProvider@context,#springContext.getBean("commonController").getRandomInteger()' -c e374b99

有没有起飞的感觉,无所不能!前提是你要掌握一些ognl的一些简单的语法!

完毕

对于线上排查问题,我感觉这几个命令够你用了,还有一些其他的反编译、火焰图、.. 时间隧道、logger 等级修改,jvm环境信息等等感觉是有频率都没有上面的高,毕竟jvm信息有专门的监控~即使没有arthas 你也可以找到更好的工具去分析堆栈,jvm故障。

一些特殊的用户案列值得学习思考: https://github.com/alibaba/arthas/issues?q=label%3Auser-case

完了?

啊?这么多命令 记不住啊 还有一些高级的ognl的语法凉了… 让你获取一下所有的spring的环境变量咋办?trace、watch 这两个命令我还没有体验够呢?更加高级的让我如何是好啊!好了,请看下文。

进阶

前提

前提是你对于arthas 有了大概的理解,基本上的命令都有点概念了,ognl 简单的语法能够看懂了.. 简单的条件表达式会用了。 之前我们所过arthas的命令这么多 要记住小本本少不了啊!难受想哭~ 不要急,汪小哥来给你解决问题。

目前Arthas 官方的工具还不够足够的简单,需要记住一些命令,特别是一些扩展性特别强的高级语法,比如ognl获取spring context 为所欲为,watch、trace 不够简单,需要构造一些命令工具的信息,因此只需要一个能够简单处理字符串信息的插件即可使用。当在处理线上问题的时候需要最快速、最便捷的命令,因此arthas idea 插件还是有存在的意义和价值的。

arthas idea plugin

这个插件的意义不是处理协议层面的问题,主要解决命令生成的问题,由于工程在idea 里面管理,你想想你要watch 哪个类,这个插件是知道的,帮助你更方便、更加快捷的构建命令。使用arthas idea 插件 这一点一定要理解哦!主要解决你如何构造命令的问题

解决的问题

spring 环境变量优先级问题 获取静态变量 火焰图集成 logger 命令集成 反编译集成 trace -E 集成 tt 集成 ……. 基本上你能够在arths 上面看到的功能都集成到了这个上面!直接在idea 里面搜索arths idea 即可安装。

常用特殊用法问题

静态变量

可以直接获取 ognl 获取

ognl  -x  3 '@com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.StaticTest@INVOKE_STATIC_DOUBLE' -c e374b99

可以通过watch 获取 (光标放置在字段上)

watch com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.StaticTest * '{params,returnObj,throwExp,@com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.StaticTest@INVOKE_STATIC_DOUBLE}' -n 5 -x 3 '1==1'

一般的变量

可以通过spring context.getBean().field 获取(这个是要配置一个静态的spring context 看使用文档) tt 、watch 也是可以的哦~ 一样的原理

ognl -x 3 '#springContext=@com.wangji92.arthas.plugin.demo.common.ApplicationContextProvider@context,#springContext.getBean("staticTest").filedValue' -c e374b99

watch 获取 放置在字段上即可

watch com.wangji92.arthas.plugin.demo.controller.StaticTest * '{params,returnObj,throwExp,target.filedValue}' -n 5 -x 3 'method.initMethod(),method.constructor!=null || !@java.lang.reflect.Modifier@isStatic(method.method.getModifiers())'

选择的配置项的值 springContext.getEnvironment() (这个是要配置一个静态的spring context 看使用文档)

ognl -x 3 '#springContext=@com.wangji92.arthas.plugin.demo.common.ApplicationContextProvider@context,#springContext.getEnvironment().getProperty("custom.name")' -c e374b99

获取所有的配置项的值 watch 获取spring context tt 、static 也是可以的哦~ 一样的原理

watch -x 3 -n 1  org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet doDispatch '#springContext=@org.springframework.web.context.support.WebApplicationContextUtils@getWebApplicationContext(params[0].getServletContext()),#allProperties={},#standardServletEnvironment=#propertySourceIterator=#springContext.getEnvironment(),#propertySourceIterator=#standardServletEnvironment.getPropertySources().iterator(),#propertySourceIterator.{#key=#this.getName(),#allProperties.add("                "),#allProperties.add("------------------------- name:"+#key),#this.getSource() instanceof java.util.Map ?#this.getSource().entrySet().iterator.{#key=#this.key,#allProperties.add(#key+"="+#standardServletEnvironment.getProperty(#key))}:#{}},#allProperties'

插件地址: https://plugins.jetbrains.com/plugin/13581-arthas-idea

Arthas征文地址:https://open.atatech.org/articles/175082

(全文完) 欢迎关注『Java之道』微信公众号
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