Arthas 简介及核心特点

Arthas 是阿里巴巴开源的 Java 应用诊断工具，用于实时在线监控和排查 Java 应用问题。它可以在不修改应用代码、无需重启的情况下，实时查看 JVM 的负载、内存、GC、线程等信息，并支持对业务级问题进行诊断。例如，可以查看方法的入参/返回值/异常信息、监测方法执行耗时、查询类加载情况等。Arthas 解决了许多线上难题（如类来自哪个 JAR、代码环境不匹配、定位实例对象、快速发现热点和生成火焰图等）。它支持 JDK6+，可在 Linux/Mac/Windows 上运行，以命令行交互形式工作，提供 Tab 自动补全等便利。

核心特点包括：

• 实时诊断：无侵入地接入运行的 JVM，动态观察应用状态。
• 丰富命令：支持查看线程、内存、类加载器等信息，生成方法执行日志、堆快照、火焰图等。
• 热更新能力：通过 jad、redefine 等命令在线热加载代码和反编译源码。
• 排查利器：快速解决类冲突和定位类加载路径，支持 Web Console 等多种接入方式增强易用性。

Arthas 采用命令行交互模式，并内置 Web Console 和 IDEA 插件等多种使用方式，极大提升了线上问题排查效率。

功能详解

Arthas 提供了众多命令来诊断 Java 应用，这里对常用功能分类说明（命令示例中的 > 为 Arthas 提示符）：

• Dashboard：显示当前系统的实时数据面板（默认每秒刷新一次），包含线程、CPU、内存等信息。例如，在 Arthas 界面执行 dashboard 可实时查看各线程的 CPU 占用率、状态等（按 Ctrl+C 退出面板）。

• 线程信息（thread）：查看 JVM 当前所有线程及其堆栈。常用参数有 -n（显示前 N 个最繁忙线程）和 -b（找出阻塞其他线程的线程）。例如执行 thread -n 5 可列出最忙的 5 个线程及其堆栈，thread -b 可一键定位当前阻塞其他线程的线程。

• 类加载（classloader）：查看 JVM 中各类加载器的继承树、加载的资源 URL 等信息。可用于快速解决类冲突问题并定位类加载路径。例如 classloader -t 显示类加载器层次结构，帮助判断类到底由哪个 ClassLoader 加载。

• 日志级别（logger）：动态查看和修改日志配置（例如 logback、log4j 等 Logger）的级别。可以用 logger {loggerName}={LEVEL} 命令临时调整某个 Logger 的日志级别。例如在 Arthas 中执行 logger com.example.service=DEBUG 可将 com.example.service 的日志级别设置为 DEBUG，实时生效而无需重启。

• 堆快照（heapdump）：生成 Java 堆的内存快照，类似于 jmap 的功能。例如执行：

  arthas@12345> heapdump /tmp/dump.hprof  
  

Dumping heap to /tmp/dump.hprof … Heap dump file created ```
生成的 dump.hprof 文件可通过 Eclipse MAT 等工具分析，查找内存泄漏或大对象。使用 --live 参数可只转储存活对象。

• 方法监控（monitor）：统计指定类或方法的执行情况，包括调用次数、平均耗时等。例如：

  arthas@12345> monitor -c 5 demo.MathGame primeFactors  
  

 该命令每 5 秒收集 `demo.MathGame` 类中 `primeFactors` 方法的调用次数、平均时长等数据，持续监控并报告性能指标。  
 
* **方法跟踪（trace）**：跟踪方法内部的调用链路，显示方法执行时的子调用路径及耗时。可以在调用链中插桩，帮助定位性能瓶颈和程序执行流程。  
 
* **方法观察（watch）**：实时观察某个方法的执行信息，包括入参、返回值和抛出的异常。通过编写 OGNL 表达式，指定需要查看的变量。例如：  
 

arthas@12345> watch demo.MathGame primeFactors ‘{params, returnObj, throwable}’

 该命令在执行 `demo.MathGame.primeFactors()` 前后分别输出参数（`params`）、返回值（`returnObj`）和异常（`throwable`）等信息。  
 
* **类反编译（jad）**：反编译 JVM 中已加载类的源码，用于快速查看类实现。执行 `jad com.example.MyClass` 即可打印出该类的 Java 源代码。  
 
* **OGNL 表达式（ognl）**：在 JVM 中执行任意 OGNL 表达式，直接读取或修改对象属性，调用静态方法等。例如：  
 

arthas@12345> ognl ‘@java.lang.System@out.println(“hello”)’

 上述命令会直接调用 `System.out.println("hello")`。也可指定 ClassLoader 执行上下文，通过 OGNL 访问目标应用的静态字段和方法。  
 
以上功能和其他命令（如 `sc`/`sm` 搜索类和方法、`memory` 查看内存使用情况等）结合使用，可以**大大提升线上问题的排查效率**。  
 
## 安装与卸载步骤  
 
* **Linux 系统**：推荐使用 Arthas-boot。一种方式是下载 `arthas-boot.jar`，然后执行：  
 
 ```bash  
 $ curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar  $ java -jar arthas-boot.jar ```  
 根据提示选择要 attach 的 Java 进程编号，即可进入 Arthas 交互界面。另可使用一键安装脚本：  
 
 ```bash  
 $ curl -L https://arthas.aliyun.com/install.sh | sh  

脚本会下载 as.sh 启动脚本，可将其放入 $PATH。退出 Arthas 交互界面可输入 quit，它会将 Arthas agent 附加进程保留以便下一次使用。卸载 时，只需删除 Arthas 生成的运行目录：

$ rm -rf ~/.arthas/ ~/logs/arthas ```  
即可完全移除 Arthas 文件。  

* **Kubernetes 容器**：Arthas 可在容器中使用。常见做法包括：**复制到容器或镜像**——可以在镜像中预装 `arthas-boot.jar`，或者使用 Init Container 将 Arthas jar 复制到应用容器共享卷；**Sidecar/调试容器**——以 Sidecar 容器运行 Arthas，需共享主容器的 PID/网络命名空间（例如在 Pod Spec 中启用 `shareProcessNamespace`）；**Kubectl exec**——直接通过 `kubectl exec -it <pod> -- sh` 进入应用容器后，执行 `java -jar arthas-boot.jar` 注入目标 Java 进程。例如：  

```bash  
$ kubectl exec -it myapp-pod -- java -jar /opt/arthas/arthas-boot.jar ```  
上述命令会在指定 Pod 内启动 Arthas 并 attach Java 进程。新版本 Kubernetes 还支持 Ephemeral Container（调试容器），可临时为运行中的 Pod 注入一个具有 Arthas 的容器以进行诊断。  

## 生产环境排查实践  

在生产环境中，可利用 Arthas 对典型问题进行诊断，示例如下：  

* **CPU 占用过高**：首先运行 `dashboard`，观察 CPU 和内存使用情况。排除过高的 GC 占用后，再使用 `thread -n`（或不带参数）找出 CPU 使用率最高的线程。然后执行例如 `thread -n 8` 查看这些线程的堆栈，定位耗时方法。按此思路，可逐步排查出导致 CPU 飙高的代码块或热点。  

* **内存泄漏**：使用 `memory` 命令查看 JVM 各代内存占用，多次执行对比，确认是否有某个内存区域持续增长。若怀疑泄漏，可用 `heapdump` 生成堆快照（.hprof 文件）。示例：  

arthas@12345> heapdump /tmp/dump.hprof
Dumping heap to /tmp/dump.hprof … Heap dump file created ```
然后使用 Eclipse MAT 等工具分析快照，查找数量持续增长或异常巨大的对象。结合多个时间点的堆快照比对，可以定位到具体泄漏的对象类和引用路径，有助于进一步代码修复。

• 线程死锁：应用无响应时，使用 thread -b 一键查找阻塞其他线程的“罪魁线程”。该命令会输出当前持有锁而导致其他线程等待的线程，便于发现死锁或锁竞争问题。例如：

  arthas@12345> thread -b  
  

  根据输出的信息，可进一步使用 thread 查看等待链或 stack 查看锁定方法，进而定位死锁发生的代码位置。

• 日志级别动态调整：在排查问题时，可临时提升日志输出级别，无需重启应用。使用 logger 命令修改特定 Logger 的级别，例如：

  arthas@12345> logger com.example.service=DEBUG  
  

  该命令将 com.example.service 包下日志级别切换为 DEBUG。之后复现问题并观察日志输出，有助于定位问题。完成后可再将日志级别改回。

• 类加载问题：当遇到 NoSuchMethodError、ClassNotFoundException 等类加载相关异常时，可使用 classloader、sc（search class）等命令快速定位问题。Arthas 能“秒解类冲突问题，定位类加载路径”。例如通过 classloader -t 查看加载器继承关系，再用 sc User 查找是否有多个版本的 User 类被加载。如果要查看某个类的源码，可用 jad User 反编译，进一步确认加载源和版本差异。

Kubernetes 环境下的 Arthas 使用建议

在 Kubernetes 集群中使用 Arthas 时，可参考以下方式注入与操作：

• Sidecar 容器：将 Arthas 放在与应用同一 Pod 的侧车容器中，启动时共享 Pod 的 PID Namespace；这样可直接通过 sidecar container 提供的终端或 kubectl exec 进入 sidecar 并对主容器进程进行诊断。

• Init 容器：使用 Init Container 在应用启动前复制 arthas-boot.jar（或其他依赖）到应用容器的共享卷，确保主容器启动后已具备 Arthas 运行环境。

• 调试容器（Ephemeral Container）：在 Kubernetes 1.18+ 中，可以通过 kubectl debug 添加临时容器与目标 Pod 共享命名空间，从而在调试容器中运行 Arthas，对目标应用进行诊断。

• 直接 Exec：如果应用容器镜像自带 JDK，也可直接使用 kubectl exec 进入容器并运行 Arthas；或者将 arthas-boot.jar 放在 ConfigMap/镜像中，通过 kubectl cp 复制到容器后执行。例如：

  $ kubectl exec -it mypod -- sh  $ java -jar /opt/arthas/arthas-boot.jar ```  
  即可为该容器内的 Java 进程注入 Arthas。  
  
  

以上方法可根据实际权限和镜像环境选择使用。在 Kubernetes 中使用 Arthas 时，需注意应用是否以 PID 1 运行（如果是 init 进程，可能导致 attach 失败，可考虑在容器中使用 tini 等 Init 进程来使 Java 进程不再为 PID 1，以保证 attach 成功）。

实际案例

• 慢响应服务追踪：假设某接口响应缓慢，可在接口对应的方法上使用 monitor 或 trace。例如对 UserService.getUser() 方法执行 monitor UserService getUser -b 5 或 trace UserService getUser，查看该方法的调用次数和耗时情况，分析是否存在性能瓶颈或热点调用链路。发现耗时点后，再结合堆栈信息进行代码优化或逻辑调整。

• 定位内存泄漏对象：当发现内存持续上升时，可结合多次 heapdump 快照进行对比。例如每隔一定时间生成堆转储文件，然后用 MAT 对比分析，查找某个类的实例数或占用持续增多的情况。确定问题类后，可追溯代码查找未释放资源或缓存过大的原因并修复。

• 动态开启调试日志：遇到难以复现的问题时，可在 Arthas 中动态调整日志级别。比如在问题模块所在的包上执行 logger com.example.service=DEBUG 开启调试日志，复现问题后通过日志定位问题发生原因；问题排查完毕后再恢复原有日志级别。

以上示例结合 Arthas 的实时代码观察和分析能力，可帮助运维和开发人员在生产环境中快速定位和解决问题。

除了 Arthas，还有不少优秀的 Java 应用诊断和性能分析工具，适用于不同场景如本地开发调试、线上生产排查、性能压测、内存分析等。以下是一份常见工具的对比列表：

🛠️ 类似 Arthas 的 Java 诊断工具对比

✅ 场景建议

🔍 实战推荐组合

• 线上生产问题排查组合：

• Arthas（最灵活）

  • jstack + jmap + JFR

• async-profiler 火焰图

• 本地性能优化组合：

• JProfiler 或 YourKit

• VisualVM

• JFR + async-profiler