day4: JVM

Day4 学习计划详解：Arthas工具链实战与OOM问题排查

以下是 Day4 的详细学习步骤、核心知识点和实操指南，结合官方文档与真实案例，确保你高效掌握Arthas的核心功能。

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上午（3小时）：Arthas工具链学习与核心功能掌握

核心目标：掌握Arthas的安装、基础命令、核心功能（监控、诊断、热更新），理解火焰图生成逻辑。

1. 学习内容与步骤

1. Arthas安装与启动

   • 安装方法：

     # 下载Arthas  
     curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar  
     # 启动并附加到Java进程  
     java -jar arthas-boot.jar  

   • 选择目标进程：输入Java进程编号（如1），进入Arthas交互命令行。

2. 核心命令学习

   • 实时监控：

     • dashboard：查看JVM内存、线程、GC状态；

     • thread：查看线程堆栈（thread -n 3显示最忙的3个线程）。

   • 方法诊断：

     • watch com.example.Service * '{params, returnObj}'：监控Service类所有方法的入参和返回值；

     • trace com.example.Service getData：追踪getData方法的调用链路及耗时。

   • 代码热更新：

     • jad --source-only com.example.Service > /tmp/Service.java：反编译代码；

     • 修改代码后，使用mc编译、redefine重新加载类。

3. 火焰图生成原理

   • 功能：通过采样CPU调用栈，可视化代码执行热点；

   • 命令：

     profiler start          # 启动采样  
     profiler stop --format html  # 生成HTML格式火焰图  

2. 学习产出

• Arthas命令速查表：整理常用命令及其用途（如下表）；

• 知识笔记：记录Arthas核心功能（如动态代码热更新、火焰图分析）。

命令	功能描述	示例
dashboard	实时监控JVM状态	dashboard
thread -b	查看阻塞线程	thread -b
watch *Class* *Method*	监控方法入参/返回值	watch com.example.User getById
heapdump	导出堆内存快照	heapdump /path/to/dump.hprof
profiler start	启动CPU采样生成火焰图	profiler start

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下午（3小时）：模拟OOM问题排查与火焰图分析

核心目标：编写模拟OOM程序，使用Arthas定位内存泄漏点，生成并分析火焰图。

1. 实战步骤与代码示例

1. 编写模拟OOM程序

   • 代码示例：持续向集合中添加大对象，触发堆内存溢出。

     import java.util.ArrayList;  
     import java.util.List;  
     
     public class OOMSimulator {  
         public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
             List<byte[]> list = new ArrayList<>();  
             while (true) {  
                 // 每次分配1MB内存  
                 byte[] data = new byte[1024 * 1024];  
                 list.add(data);  
                 Thread.sleep(100); // 减缓OOM触发速度  
             }  
         }  
     }  

2. 运行程序并触发OOM

   • JVM参数：限制堆大小加速OOM触发。

     java -Xmx128m -Xms128m OOMSimulator  

3. 使用Arthas诊断问题

   • 步骤：

     1. 启动Arthas并附加到OOMSimulator进程；

     2. 输入dashboard观察内存使用情况；

     3. 输入heapdump /tmp/oom_dump.hprof导出堆内存快照；

     4. 使用MAT（Memory Analyzer Tool）分析oom_dump.hprof，定位内存泄漏点（如ArrayList<byte[]>占用最大内存）。

4. 生成火焰图分析性能瓶颈

   • 步骤：

     profiler start          # 启动采样  
     # 等待10秒后停止采样  
     profiler stop --format html -o /tmp/flamegraph.html  

   • 分析火焰图：

     • 横向宽度表示方法执行时间占比；

     • 纵向表示调用层级，顶层为最耗时的根方法。

2. 交付物要求

1. OOM排查案例文档：

   • 结构模板：

     ## 问题现象  
     - 程序运行后抛出`java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space`。  
     ## 诊断步骤  
     1. 使用`dashboard`发现老年代内存持续增长；  
     2. `heapdump`分析显示`ArrayList<byte[]>`占用了98%内存；  
     3. 定位到`OOMSimulator.main()`方法中循环添加大对象。  
     ## 解决方案  
     - 优化代码逻辑，避免无限分配内存；  
     - 增加JVM堆大小（仅临时方案）。  

2. 火焰图与堆内存快照：

   • 提交flamegraph.html和oom_dump.hprof文件（压缩后上传）；

   • 在文档中附火焰图关键分析结论（如ArrayList.add()为性能热点）。

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晚上（2小时）：总结与输出

1. 技术博客：

   • 标题：《Day4：Arthas实战——从OOM排查到火焰图分析》

   • 内容框架：

     • Arthas核心命令详解；

     • OOM问题模拟与堆内存分析；

     • 火焰图生成与性能优化思路。

2. 提交GitHub与文档：

   • 创建仓库（如arthas-oom-demo），提交以下内容：

     • OOMSimulator.java（模拟代码）；

     • oom_dump.hprof（堆内存快照，可选）；

     • flamegraph.html（火焰图）；

     • OOM排查报告.md（详细诊断过程）。

   • README.md：说明如何复现问题及使用Arthas诊断。

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资源使用建议

1. 官方文档：

   • Arthas官方文档：命令详解与案例；

   • MAT使用指南：堆内存分析工具教程。

2. 工具准备：

   • MAT（Memory Analyzer Tool）：下载链接；

   • VS Code插件：JVM Profiler（可视化火焰图）。

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明日预习（Day5）

• 核心内容：JVM调优实战（堆大小、线程栈、直接内存）；

• 工具准备：安装VisualVM或JConsole，准备线上模拟服务。

Day4完成标志：OOM问题成功定位、火焰图生成、排查文档完整。 若遇到问题：优先查阅Arthas官方文档，或在GitHub提交Issue寻求帮助。