调试排错 - Java问题排查:工具单 New

Java 在线问题排查主要分两篇:本文是第二篇,通过java调试/排查工具进行问题定位。@pdai

Java 调试入门工具

jps

jps是jdk提供的一个查看当前java进程的小工具, 可以看做是JavaVirtual Machine Process Status Tool的缩写。

jps常用命令

jps # 显示进程的ID 和 类的名称
jps –l # 输出输出完全的包名,应用主类名,jar的完全路径名 
jps –v # 输出jvm参数
jps –q # 显示java进程号
jps -m # main 方法
jps -l xxx.xxx.xx.xx # 远程查看 
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jps参数

-q:仅输出VM标识符,不包括classname,jar name,arguments in main method 
-m:输出main method的参数 
-l:输出完全的包名,应用主类名,jar的完全路径名 
-v:输出jvm参数 
-V:输出通过flag文件传递到JVM中的参数(.hotspotrc文件或-XX:Flags=所指定的文件 
-Joption:传递参数到vm,例如:-J-Xms512m
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jps原理

java程序在启动以后,会在java.io.tmpdir指定的目录下,就是临时文件夹里,生成一个类似于hsperfdata_User的文件夹,这个文件夹里(在Linux中为/tmp/hsperfdata_{userName}/),有几个文件,名字就是java进程的pid,因此列出当前运行的java进程,只是把这个目录里的文件名列一下而已。 至于系统的参数什么,就可以解析这几个文件获得。

更多请参考 jps - Java Virtual Machine Process Status Tool (opens new window)

jstack

jstack是jdk自带的线程堆栈分析工具,使用该命令可以查看或导出 Java 应用程序中线程堆栈信息。

jstack常用命令:

# 基本
jstack 2815

# java和native c/c++框架的所有栈信息
jstack -m 2815

# 额外的锁信息列表,查看是否死锁
jstack -l 2815
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jstack参数:

-l 长列表. 打印关于锁的附加信息,例如属于java.util.concurrent 的 ownable synchronizers列表.

-F 当’jstack [-l] pid’没有相应的时候强制打印栈信息

-m 打印java和native c/c++框架的所有栈信息.

-h | -help 打印帮助信息
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更多请参考: jvm 性能调优工具之 jstack (opens new window)

jinfo

jinfo 是 JDK 自带的命令,可以用来查看正在运行的 java 应用程序的扩展参数,包括Java System属性和JVM命令行参数;也可以动态的修改正在运行的 JVM 一些参数。当系统崩溃时,jinfo可以从core文件里面知道崩溃的Java应用程序的配置信息

jinfo常用命令:

# 输出当前 jvm 进程的全部参数和系统属性
jinfo 2815

# 输出所有的参数
jinfo -flags 2815

# 查看指定的 jvm 参数的值
jinfo -flag PrintGC 2815

# 开启/关闭指定的JVM参数
jinfo -flag +PrintGC 2815

# 设置flag的参数
jinfo -flag name=value 2815

# 输出当前 jvm 进行的全部的系统属性
jinfo -sysprops 2815
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jinfo参数:

no option 输出全部的参数和系统属性
-flag name 输出对应名称的参数
-flag [+|-]name 开启或者关闭对应名称的参数
-flag name=value 设定对应名称的参数
-flags 输出全部的参数
-sysprops 输出系统属性
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更多请参考:jvm 性能调优工具之 jinfo (opens new window)

jmap

命令jmap是一个多功能的命令。它可以生成 java 程序的 dump 文件, 也可以查看堆内对象示例的统计信息、查看 ClassLoader 的信息以及 finalizer 队列。

两个用途

# 查看堆的情况
jmap -heap 2815

# dump
jmap -dump:live,format=b,file=/tmp/heap2.bin 2815
jmap -dump:format=b,file=/tmp/heap3.bin 2815

# 查看堆的占用
jmap -histo 2815 | head -10
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jmap参数

no option: 查看进程的内存映像信息,类似 Solaris pmap 命令。
heap: 显示Java堆详细信息
histo[:live]: 显示堆中对象的统计信息
clstats:打印类加载器信息
finalizerinfo: 显示在F-Queue队列等待Finalizer线程执行finalizer方法的对象
dump:<dump-options>:生成堆转储快照
F: 当-dump没有响应时,使用-dump或者-histo参数. 在这个模式下,live子参数无效.
help:打印帮助信息
J<flag>:指定传递给运行jmap的JVM的参数
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更多请参考:jvm 性能调优工具之 jmap (opens new window)jmap - Memory Map (opens new window)

jstat

jstat参数众多,但是使用一个就够了

jstat -gcutil 2815 1000 
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jdb

jdb可以用来预发debug,假设你预发的java_home是/opt/java/,远程调试端口是8000.那么

jdb -attach 8000
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出现以上代表jdb启动成功。后续可以进行设置断点进行调试。

具体参数可见oracle官方说明jdb - The Java Debugger (opens new window)

CHLSDB

CHLSDB感觉很多情况下可以看到更好玩的东西,不详细叙述了。 查询资料听说jstack和jmap等工具就是基于它的。

java -classpath /opt/taobao/java/lib/sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.CLHSDB
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更详细的可见R大此贴 http://rednaxelafx.iteye.com/blog/1847971

Java 调试进阶工具

btrace

首当其冲的要说的是btrace。真是生产环境&预发的排查问题大杀器。 简介什么的就不说了。直接上代码干

  • 查看当前谁调用了ArrayList的add方法,同时只打印当前ArrayList的size大于500的线程调用栈
@OnMethod(clazz = "java.util.ArrayList", method="add", location = @Location(value = Kind.CALL, clazz = "/./", method = "/./"))
public static void m(@ProbeClassName String probeClass, @ProbeMethodName String probeMethod, @TargetInstance Object instance, @TargetMethodOrField String method) {

    if(getInt(field("java.util.ArrayList", "size"), instance) > 479){
        println("check who ArrayList.add method:" + probeClass + "#" + probeMethod  + ", method:" + method + ", size:" + getInt(field("java.util.ArrayList", "size"), instance));
        jstack();
        println();
        println("===========================");
        println();
    }
}
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  • 监控当前服务方法被调用时返回的值以及请求的参数
@OnMethod(clazz = "com.taobao.sellerhome.transfer.biz.impl.C2CApplyerServiceImpl", method="nav", location = @Location(value = Kind.RETURN))
public static void mt(long userId, int current, int relation, String check, String redirectUrl, @Return AnyType result) {

    println("parameter# userId:" + userId + ", current:" + current + ", relation:" + relation + ", check:" + check + ", redirectUrl:" + redirectUrl + ", result:" + result);
}
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btrace 具体可以参考这里:https://github.com/btraceio/btrace

注意:

  • 经过观察,1.3.9的release输出不稳定,要多触发几次才能看到正确的结果
  • 正则表达式匹配trace类时范围一定要控制,否则极有可能出现跑满CPU导致应用卡死的情况
  • 由于是字节码注入的原理,想要应用恢复到正常情况,需要重启应用。

Greys

Greys是@杜琨的大作吧。说几个挺棒的功能(部分功能和btrace重合):

  • sc -df xxx: 输出当前类的详情,包括源码位置和classloader结构

  • trace class method: 打印出当前方法调用的耗时情况,细分到每个方法, 对排查方法性能时很有帮助。

Arthas

Arthas是基于Greys。

具体请参考:调试排错 - Java应用在线调试Arthas

javOSize

就说一个功能:

  • classes:通过修改了字节码,改变了类的内容,即时生效。 所以可以做到快速的在某个地方打个日志看看输出,缺点是对代码的侵入性太大。但是如果自己知道自己在干嘛,的确是不错的玩意儿。

其他功能Greys和btrace都能很轻易做的到,不说了。

更多请参考:官网 (opens new window)

JProfiler

之前判断许多问题要通过JProfiler,但是现在Greys和btrace基本都能搞定了。再加上出问题的基本上都是生产环境(网络隔离),所以基本不怎么使用了,但是还是要标记一下。

更多请参考:官网 (opens new window)

其它工具

dmesg

如果发现自己的java进程悄无声息的消失了,几乎没有留下任何线索,那么dmesg一发,很有可能有你想要的。

sudo dmesg|grep -i kill|less 去找关键字oom_killer。找到的结果类似如下:

[6710782.021013] java invoked oom-killer: gfp_mask=0xd0, order=0, oom_adj=0, oom_scoe_adj=0
[6710782.070639] [<ffffffff81118898>] ? oom_kill_process+0x68/0x140 
[6710782.257588] Task in /LXC011175068174 killed as a result of limit of /LXC011175068174 
[6710784.698347] Memory cgroup out of memory: Kill process 215701 (java) score 854 or sacrifice child 
[6710784.707978] Killed process 215701, UID 679, (java) total-vm:11017300kB, anon-rss:7152432kB, file-rss:1232kB
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以上表明,对应的java进程被系统的OOM Killer给干掉了,得分为854. 解释一下OOM killer(Out-Of-Memory killer),该机制会监控机器的内存资源消耗。当机器内存耗尽前,该机制会扫描所有的进程(按照一定规则计算,内存占用,时间等),挑选出得分最高的进程,然后杀死,从而保护机器。

dmesg日志时间转换公式: log实际时间=格林威治1970-01-01+(当前时间秒数-系统启动至今的秒数+dmesg打印的log时间)秒数:

date -d "1970-01-01 UTC echo "$(date +%s)-$(cat /proc/uptime|cut -f 1 -d' ')+12288812.926194"|bc seconds" 剩下的,就是看看为什么内存这么大,触发了OOM-Killer了。

参考文章

  • 文章主要参考了如下, 在此基础上重新整理,和添加新内容。
  • 作者:红魔七号
  • 文章来源:https://yq.aliyun.com/articles/69520
  • https://www.cnblogs.com/xuchunlin/p/5671572.html

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