arthas实战

Arthas 是一款线上监控诊断产品，通过全局视角实时查看应用 load、内存、gc、线程的状态信息，并能在不修改应用代码的情况下，对业务问题进行诊断，包括查看方法调用的出入参、异常，监测方法执行耗时，类加载信息等，大大提升线上问题排查效率。

讲几个比较常用的指令

(1)dashboard  默认采样时间5000ms
查看当前系统的实时数据面板，包括thread memory cpu  runtime environment GC等信息
dashboard -n2  表示闪烁两次
dashboard -i1000 表示每秒闪烁一次
默认是5S，一直闪烁

(2)thread   默认采样时间200ms
查看该进程的线程堆栈信息
thread -b, 找出当前阻塞其他线程的线程
thread -n3  找出200ms内，最忙的三个线程

thread指令 展示的线程和dashboard指令 看到的类似，但是会打印jvm线程堆栈明细

(3)trace 跟踪方法耗时

(4)watch 函数执行数据观测，包括观察方法的入参、返回体、抛出异常等
甚至还可以观测到方法所在类（对象）的成员变量属性！

(5)heapdump指令   和java的jmap指令类似

(6)arthas下的  jvm指令 
和  jstat -gcutil pid 10  
 jmap -heap pid  
 jps -v  类似功能，  
 查看垃圾回收器  垃圾回收次数耗时  jvm启动参数等

今天先讲一个指令 ：dashboard 指令、thread指令

dashboard 指令、thread指令

在接入层服务的cmd（类似spring的controller）中，实际写了个死循环代码（开平方根的计算），每调用一次cmd就会触发一次高cpu利用率的操作。

使用arthas指令dashboard，发现cpu最多达到100%（因为一个线程同一时间最多只能占用一个processor，不会超过100%，但是top指令却可以超过100%，因为进程的cpu是可以超过100%的）

注意dashboard要观察第二次采样，第一次采样往往有偏差（thread指令就不用，因为统计的是200ms期间，而dashboard的第一闪是瞬间的，所以存在不准确的问题）

DELTA_TIME表示的是本次采样（默认5S）这个线程一共占用pending了多长的时间，

TIME表示的是该线程运行的总CPU时间，历史以来的，因线程池线程会复用， 这个指标的参照意义不大。

再使用arthas指令thread -n 3,可以观察到最忙的线程就是它，并且可以打印出来线程的堆栈信息，指标中的
delta_time和time，和dashboard指令的指标含义是相同的，并且可以看到这个线程的状态是Runnable的。

使用指令：thread -b,发现没有线程阻塞的情况发生:
因为这个线程是Runnable状态的

用linux top指令也可以看到该线程所属java服务的cpu达到了100，并且可以超过100：

以上基本可得出结论：arthas的thread dashboard和linux的top指令，在统计的原理上 是比较类似功能的。

再调用一次这个cmd，发现此时就有两个线程占cpu达到了100%（说明每个线程执行是占用一个cpu的），观察top指令也会发现，此时该进程pid已经达到了200%，再次说明：在进程级别cpu利用率是可以100%，你如果一直请求cmd的话，会把cpu资源耗尽。

再来看一个例子：
在接入层服务的cmd中，执行死锁的代码，调用第一次cmd就会触发死锁操作，后续调用cmd会触发其他线程blocked在synchronized的对象锁上


死锁后查看cpu情况，发现该进程几乎不占用cpu，所以这种情况下的死锁并不会导致cpu的飙高：

而某些数据库的死锁往往是导致 cpu飙高， 这可能是因为他在自旋操作，但是java的死锁更多的是锁等待，线程会让出cpu的调度权力

在arthas工具下执行thread -b ：

可以看到，只有一个死锁的发生， 但是该锁已经已经阻塞BLOCKED了38个线程了,官方文档也有介绍：

而从thread --all也可以看出来，BLOCKED WAITING TIMED_WAITING 颜色较深，需要引起足够重视，而 NEW 、TERMINATED 、RUNNABLE都是比较健康的线程状态。

thread --state BLOCKED 这个指令 则是可以查询所有的BLOCKED状态的线程，

再通过jvm的指令 jstack pid，也同样可以看到对应的BLOCKED状态的线程

如果是排查线程死锁的问题的，服务卡死的问题，jstack指令也是够用的。一般建议
Jstack pid >>hello.txt 将线程栈的信息打印到文件中，再用vi指令进行检索。而一般线上服务假死问题，基本因为BLOCKED线程引起的

BLOCKED都是synchronized的状态，java的 Lock并不是BLOCKED

写代码demo测试Lock的线程状态，到处堆栈信息

上图第二个是TIMED_WAITING(sleeping状态，比如调用Thread.sleep)
第一个是WATING(parking)状态，是竞争Lock锁失败，最终调用LockSupport.park，所以是parking状态

再过段时间后，对应线程池的线程都已经没有任何任务执行了，再次导出jstack pid >> test.txt vi查看发现：

可以发现，以上两个线程，都变成WAITING(parking)状态，但是和上上图的WAITING(parking)状态不同的是，之前是WAITING在业务Lock上，而现在是WAITING线程池的队列上（线程池的原理：核心线程执行完任务后，最终不会被回收，而是等待在队列上）

一般性结论：WAITING 或者TIMED_WAITING状态问题相对没那么严重，重点要关注的线程是BLOCKED状态的线程，因为WAITING 状态一般是人为主动的操作（人为的主动加锁，解锁），而BLOCKED基本都是隐式加锁更容易出现问题。

如果线程调用外部IO，外部服务耗时很严重，该线程呈现为什么状态？
设计代码，编写demo，外部服务pending 100S期间，查看堆栈信息发现：

从线程栈可以看出该线程的状态是TIMED_WAITING状态（一些人说调用外部服务IO peding期间 , 调用端线程是 RUNNABLE状态，是错误的，RUNNABLE是占用CPU的，而IO peding 阻塞期间， 是不占用cpu时间片的）

而对于其他编号的ServantThreadPool线程，则可以看到状态是WAITING状态，这个也是线程池复用的结果：

经验总结：后续排查线上问题，这些WAITING状态的并且线程栈中没有出现业务代码的，基本是可以不看的，因为它不可能是问题的原因。线上问题的原因，绝大部分是由业务代码引起的。一句话总结：问题的原因绝大部分是隐藏在业务代码中，别总怀疑框架、中间层问题（虽然fastjson log4j啥确实也有一些漏洞啥的。。。）

其他问题：
（1）线程池的核心线程，在未达到corepoolsize前，可以复用吗？ 还是来一个线程，创建一个？
解答：无论从 业务层面线程池内的线程 test-arthas-threadThread-xx 还是从框架层面的
ServantThreadPool-exec-APP.FoundationKeyLogic.LogicSvrObjAdapter-xx
来看，都是会一直创建线程，直到线程数量 达到了corepoolsize前，才会实现复用，这个在线程池的源码层次看也是这样子的。

（2）线程池的线程执行任务异常了，会怎么样？
状态变成TERINATED,后续被垃圾回收掉， 并且线程池会重新补足一个，如果是核心线程，那本来新任务来了就会先创建一个。

（3）线程池如何实现复用的？
jdk源码层面，每个Runnable都被包装成了Worker，其中有个死循环实现了该thread的复用，死循环代码中会一直从阻塞队列中poll和take，而这两个方法底层基于LockSupport的park和unPark操作，类似于object.wait和notifyAll方法。
核心：死循环loop的方式+阻塞队列的方式，实现线程池中线程的复用
可以参考：https://www.cnblogs.com/wupeixuan/p/13285055.html

从整体上看，这是一种职责分离的设计思想，Worker 是 Worker，任务是任务，它俩没必要纠缠在一起。