作者 | 何波
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1.前言
背景
線上代碼經常會出現 CPU 占用過高的情況，按以往經驗我會使用 top 指令，進一步借助於 jstack 去查看具體信息從而進行問題排查，但基本上都逃不過需要重新發包的局面，及時是一個增量包，應用也需要短暫停啟。后來運維大兄弟讓我試一下 Arthas，說是可以進行代碼的熱更新操作，正好來試一下。
關於 Arthas 的安裝與基礎使用可以參考下面兩篇文章：
環境
JDK1.8
SPringBoot 2.2.2
Arthas
Linux
測試代碼：
@RequestMapping(value = "/bigThread")
@ResponseBody
public String bigThread(int id) {
ArthasService.test();
while (true) {
Thread t2 = new Thread();
t2.start();
id ++;
if(100000 == id) {
return String.valueOf(id);
}
}
}
思路
2.thread -b 查看是否有阻塞線程
thread -b, 找出當前阻塞其他線程的線程，執行完之后並未發現，說明該線程並非一直阻塞、一直執行的。
3.thread 查看占用最高的線程
當 thread 之后不跟參數時，顯示當前全部線程信息，我覺得 thread -n 10，展示前 10 應該就夠用，可根據實際需要自己決定。
下圖可以很直觀的看出，我們的應用瞬間占用了 77% 的 CPU(這里我是發起請求瞬間，通過 thread 查看的，所以比較直觀，生產環境應該只有阻塞，死鎖這種狀態才會比較直觀)。
4.thread id 查看具體信息
在上一步基礎上，我們進一步查看，thread 15（因為上面的 ID=15）。
他的大致意思就是：線程在等待一個條件從而繼續執行，可以看到方法是在執行 LinkedBlockingQueue.take 方法時候，查看這個方法的 API 提示如下：
public E take() throws InterruptedException {
E x;
int c = -1;
final AtomicInteger count = this.count;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
takeLock.lockInterruptibly();
try {
while (count.get() == 0) {
notEmpty.await();
}
x = dequeue();
c = count.getAndDecrement();
if (c > 1)
notEmpty.signal();
} finally {
takeLock.unlock();
}
if (c == capacity)
signalNotFull();
return x;
}
其中：AtomicInteger 是保證高並發情況下的原子性，ReentrantLock 標識可重入鎖，都是 JUC 包下需要了解的這里不贅述，需要的百度了解下。
這段代碼關鍵點就在於：notEmpty.await()，從隊列中消費數據，當隊列為空是，線程阻塞，所以我們大致知道現在出現的問題是線程阻塞，但是還是不知道具體哪行代碼的問題。
如果能夠明確知道這次更改了哪些代碼，可以直接執行步驟 6，不知道的話可以通過步驟 5 來定位問題。
5.watch 查看哪個 Controller 執行了代碼
watch org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet getHandler returnObj
這個腳本可以檢測一切通過 DispatcherServlet 匹配 Handler 的方法，也就是進入 Controller 的請求，如下：
找到了對應的代碼之后，我們來進一步觀察異常信息，這里可能會有一個問題：就是我明明能通過日志去查看錯誤信息，為什么還需要這么繁瑣的去操作。我的業務場景是：日志還是非常大的，剛撈到就被刷過去了，這時候定位日志不是很好操作，當然想撈下來日志肯定也是可以的，也很直觀，我一般也都是去查看日志進行問題定位，這里也是提供一個思路。
6.watch 該方法異常信息
watch 類全路徑 方法名 "{params[0],throwExp}" -e -x 2
如上，錯誤很直觀的提示了出來，下面就可以修復解決了，這里我們也可以通過 trace 指令，查看執行時長：
trace 類全路徑 方法名 "{params[0],throwExp}" -e -x 2
返回信息如下，也可以看到錯誤信息，和每個方法執行的時長。
[arthas@10999]$ trace com.arthas.controller.OrderController bigThread
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class count: 1 , method count: 1) cost in 53 ms, listenerId: 10
`---ts=2020-08-19 14:45:57;thread_name=http-nio-0.0.0.0-8080-exec-10;id=16;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@1f1c7bf6
`---[1452.684406ms] com.arthas.controller.OrderController:bigThread() [throws Exception]
+---[0.168814ms] com.arthas.service.ArthasService:test() #20
`---throw:java.lang.OutOfMemoryError #-2 [unable to create new native thread]
7.jad 反編譯熱更新
在上面知道問題之后，我們就來定位問題就好了。
命令：jad 類全路徑 方法名
[arthas@13190]$ jad com.arthas.controller.OrderController
ClassLoader:
+-org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader@17f052a3
+-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@3d4eac69
+-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@45f45fa1
Location:
file:/opt/software/arthas/Arthas.jar!/BOOT-INF/classes!/
/*
* Decompiled with CFR.
*
* Could not load the following classes:
* com.arthas.service.ArthasService
* org.springframework.stereotype.Controller
* org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping
* org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody
*/
package com.arthas.controller;
import com.arthas.service.ArthasService;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
@Controller
public class OrderController {
@RequestMapping(value={"/bigThread"})
@ResponseBody
public String bigThread(int id) {
ArthasService.test();
do {
Thread t2 = new Thread();
t2.start();
} while (100000 != ++id);
return String.valueOf(id);
}
}
Affect(row-cnt:1) cost in 1513 ms.
此時代碼就被反編譯了，為了能夠更改，所以我們需要輸出為 java 文件。
指令：jad com.arthas.controller.OrderController > /tmp/OrderController.java
即：jad 類全路徑 方法名 > 存儲路徑/存儲名稱
然后到 tmp 路徑下 vi 修改 java 文件即可，修改完成之后，查看對應的 classloader 為編譯做准備。
sc -d *OrderController | grep classLoaderHash
mc -c 17f052a3 /tmp/OrderController.java -d /tmp
但是這里編譯出錯了，官方提示：
所以我們本地編譯好 class 文件，上傳上去是一樣的。
編譯前調用
[arthas@13190]$ trace com.arthas.controller.OrderController bigThread
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class count: 1 , method count: 1) cost in 77 ms, listenerId: 2
`---ts=2020-08-19 15:51:46;thread_name=http-nio-0.0.0.0-8080-exec-1;id=d;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@1f1c7bf6
`---[6734.666529ms] com.arthas.controller.OrderController:bigThread() [throws Exception]
+---[0.786517ms] com.arthas.service.ArthasService:test() #20
`---throw:java.lang.OutOfMemoryError #-2 [unable to create new native thread]
更新前代碼
@RequestMapping(value = "/bigThread")
@ResponseBody
public String bigThread(int id) {
ArthasService.test();
while (true) {
Thread t2 = new Thread();
t2.start();
id ++;
if(100000 == id) {
return String.valueOf(id);
}
}
}
更新后代碼
@RequestMapping(value = "/bigThread")
@ResponseBody
public String bigThread(int id) {
ArthasService.test();
Thread t2 = new Thread();
t2.start();
return "success";
}
編譯指令
[arthas@13190]$ redefine /tmp/OrderController.class
redefine success, size: 1, classes:
com.arthas.controller.OrderController
編譯后調用三次
`---ts=2020-08-19 15:52:02;thread_name=http-nio-0.0.0.0-8080-exec-3;id=f;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@1f1c7bf6
`---[5.609405ms] com.arthas.controller.OrderController:bigThread()
`---[0.204675ms] com.arthas.service.ArthasService:test() #20
`---ts=2020-08-19 15:52:04;thread_name=http-nio-0.0.0.0-8080-exec-4;id=10;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@1f1c7bf6
`---[3.900149ms] com.arthas.controller.OrderController:bigThread()
`---[0.14636ms] com.arthas.service.ArthasService:test() #20
`---ts=2020-08-19 15:52:04;thread_name=http-nio-0.0.0.0-8080-exec-5;id=11;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@1f1c7bf6
`---[1.90945ms] com.arthas.controller.OrderController:bigThread()
`---[0.147353ms] com.arthas.service.ArthasService:test() #20
可以發現時間從 6734.666529ms 變成 3ms 左右，說明熱更新的代碼生效了。
8.profile 繪制火焰圖做后續分析
如下圖所示：
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