作者：卜比
本文是《容器中的 Java》系列文章之 5/n ，欢迎关注后续连载 😃 。
- JVM如何获取当前容器的资源限制？——容器中的Java 1
- Java Agent踩坑之appendToSystemClassLoaderSearch问题——容器中的Java 2
- 让 Java Agent 在 Dragonwell 上更好用——容器中的Java 3
- 为什么在容器中1号进程挂不上arthas？——容器中的Java 4
之前经常遇到的问题是，排查问题需要挂arthas，但客户用的是JRE，没法挂载arthas。就只能让客户更换成JDK，再重新部署、排查问题。
很多有用的现场，在这个过程中也会丢失，最终导致问题排查效率降低。于是就探索了下如何在JRE环境中，使用artahs。
复现问题
如果一个Bug 没法复现，研发大概率是无法修复的。—— by 网友
我们写一个Java例子和Dockerfile：
// ./src/main/java/Main.java
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
while (true) {
System.out.println("hello!");
Thread.sleep(30 * 1000);
}
}
}
# ./Dockerfile
FROM openjdk:8-jdk-alpine as builder
COPY ./ /app
WORKDIR /app/src/main/java/
# 编译java文件
RUN javac Main.java
# 运行时容器使用JRE
FROM openjdk:8-jre-alpine
RUN apk add bash curl busybox-extras
WORKDIR /app/src/main/java/
# 将arthas copy 到容器中
COPY --from=hengyunabc/arthas:latest /opt/arthas /opt/arthas
COPY --from=builder /app/src/main/java/ /app/src/main/java/
CMD ["java", "Main"]
构建并正常启动应用，并尝试用arthas attach，此处为了便于了解原理，我们使用as.sh来执行：
$ # 构建镜像
$ docker build . -t example-attach
$ # 启动容器
$ docker run --name example-attach --rm example-attach
$ # 在另一个终端进入容器，执行as.sh
$ docker exec -it example-attach sh
/app/src/main/java $ /opt/arthas/as.sh
Arthas script version: 3.6.7
tools.jar was not found, so arthas could not be launched!
行吧，咱们先用jdk运行下，先看下arthas是怎么attach起来的：
# 替换容器为JDK镜像并运行
# 先启动Attach Listener
$ pid=1 ;\
touch /proc/${pid}/cwd/.attach_pid${pid} && \
kill -SIGQUIT ${pid} && \
sleep 2 &&
ls /proc/${pid}/root/tmp/.java_pid${pid}
# -x表示调试执行，会输出执行了哪些命令；1为java进程pid
$ bash -x /opt/arthas/as.sh 1
...
+ /usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/bin/java -Xbootclasspath/a:/usr/lib/jvm/java-1.8-openjdk/lib/tools.jar -Djava.awt.headless=true -jar /opt/arthas/arthas-core.jar -pid 1 -core /opt/arthas/arthas-core.jar -agent /opt/arthas/arthas-agent.jar
...
+ telnet 127.0.0.1 3658
...
可以看到，最主要的逻辑是java -jar arthas-core.jar -pid 1 -core arthas-core.jar -agent arthas-agent.jar，然后再去连接3658端口。
-Xbootclasspath/a:tools.jar当然有用，但是在JRE中没有tools.jar，所以可以忽略。那么上面的逻辑我们直接尝试在JRE上运行呢？我们继续在JRE镜像中执行上面的命令：
# 替换容器为JRE镜像并运行
# 先启动Attach Listener
$ pid=1 ;\
touch /proc/${pid}/cwd/.attach_pid${pid} && \
kill -SIGQUIT ${pid} && \
sleep 2 &&
ls /proc/${pid}/root/tmp/.java_pid${pid}
$ cd /opt/arthas/
$ java -jar arthas-core.jar -pid 1 -core arthas-core.jar -agent arthas-agent.jar
Error: A JNI error has occurred, please check your installation and try again
Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: com/sun/tools/attach/AgentLoadException
at java.lang.Class.getDeclaredMethods0(Native Method)
at java.lang.Class.privateGetDeclaredMethods(Class.java:2701)
at java.lang.Class.privateGetMethodRecursive(Class.java:3048)
at java.lang.Class.getMethod0(Class.java:3018)
at java.lang.Class.getMethod(Class.java:1784)
at sun.launcher.LauncherHelper.validateMainClass(LauncherHelper.java:544)
at sun.launcher.LauncherHelper.checkAndLoadMain(LauncherHelper.java:526)
Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: com.sun.tools.attach.AgentLoadException
at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:382)
at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)
at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:349)
at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)
... 7 more
对照代码来看，这个报错其实很正常，arthas-core中会调用Attach API，然后加载Agent（重点代码都已经标记）：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-BieJ2Jvf-1677748988565)(https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/b9476d0ceddf4adf8924c9d7e884fe34~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image “1.png”)]
熟悉类加载机制的同学们可能猜到了，Arthas.class中依赖了com.sun.tools.的一些类，所以上面的报错其实是在类链接的时候就报错了。这也是为什么报错的stacktrace中没有任何arthas的包出现。
看着上面arthas的代码，就不得不思考下如何规避掉对tools.jar的依赖了。
如何去除对 JDK 的依赖
第一 ， 像图中这样，直接调用com.sun.tools.attach.*相关类、方法，是肯定不行的，上面的报错其实已经很说明情况了。另外，通过反射也不行，tools.jar就不存在，自然无法加载这些类。
第二， 能不能通过我们手动把tools.jar放到容器中的方式呢？理论上确实可以，相关issue也说了具体的操作和注意事项：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-44yIRJja-1677748988566)(https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/29c548e459a7418c9292c0d0c03b2bdf~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image “2.png”)]
理论上这样确实能工作，但其一，tools.jar是根据不同的jdk发行版、不同的jdk版本而不同的。比如，同样在eclipse-temurin:11-jre-alpine里面也挂不上arthas，你就不能copy jdk8的tools.jar来处理。
我们在继续看下有没有其他方式来挂agent。
第三， 看了一圈，ByteBuddy实现了attach agent的功能。但ByteBuddy是通过逐个尝试的方式来尝试attach，而且几乎都依赖tools.jar，大家感兴趣的话，可以看下下面几个策略的实现：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fQ7V0z0c-1677748988566)(https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/cc288841c4854cbe9594ecc28eba6184~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image “3.png”)]
看起来我们可以自己实现一个AttachmentProvider，然后改造arthas通过ByteBuddy挂agent就可以了。
刚开始也是这样想的，甚至代码都写了一半了。直到晚上回家路上，想到上一篇文章中说的，可以通过自定义脚本或者jattach的方式来attach。
第四， 通过jattach来加载。
参考jattach的文档，如下操作下即可：
# 安装 jattach
$ apk add jattach
# 挂载arthas-agent.jar
$ jattach 1 load instrument false /opt/arthas/arthas-agent.jar
Connected to remote JVM
JVM response code = 0
return code: 0
# netstat确认下监听端口
$ netstat -alnp
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program name
tcp 0 0 127.0.0.1:3658 0.0.0.0:* LISTEN 1/java
...
# 连接对应端口
$ java -jar /opt/arthas/arthas-client.jar 127.0.0.1 3658
经过了如上操作，arthas就可以畅快执行了：
最终解决方案
咱知道有的时候，我们仅仅需要一个答案：
$ pid=1 ;\
jattach ${pid} load instrument false /opt/arthas/arthas-agent.jar && \
java -jar /opt/arthas/arthas-client.jar 127.0.0.1 3658
总结
相比上一次musl+jdk8+pid 1的问题，这次我们用attach机制做了更多的事情。开发同学遇到JRE，再也不用换JDK、换镜像，能够最大程度的保留现场，问题排查就变得顺畅高效的多了。当然，在容器环境中，Java应用遇到的奇奇怪怪的情况，不止如此，欲知后事如何，且听《容器中的Java》系列下回分解吧。
