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Java实践总结：高CPU占用问题

分类: 文章 • 2024-12-14 10:02:11

高CPU占用问题

生产环境下的某台Java语言开发的服务器，在刚发布时的时候一切都很正常，在运行一段时间后就出现CPU占用很高的问题，基本上是负载一天比一天高。
针对这一问题，如何定位引起高CPU占用原因？

方法一：逐条命令洞玄机

1.使用top命令 定位到占用CPU高的进程PID
Java实践总结：高CPU占用问题
2.获取线程信息，并找到占用CPU高的线程
ps -mp pid -o THREAD,tid,time | sort -rn

3.将需要的线程ID转换为16进制格式
printf "%x\n" tid

4.打印线程的堆栈信息，定位到引起CPU高的代码
jstack pid |grep tid -A 30

方法二：快捷脚本提效率

通过阿里天猫事业部李鼎贡献的脚本定位CPU问题，事半功倍。访问地址：

https://github.com/oldratlee/useful-scripts

☕ Java相关脚本
  1. show-busy-java-threads
    用于快速排查Java的CPU性能问题(top us值过高)，自动查出运行的Java进程中消耗CPU多的线程，并打印出其线程栈，从而确定导致性能问题的方法调用。
  2. show-duplicate-java-classes
    找出jar文件和class目录中的重复类。用于排查Java类冲突问题。
  3. find-in-jars
    在目录下所有jar文件里，查找类或资源文件。
???? Shell相关脚本

Shell使用加强：

  1. c
    原样命令行输出，并拷贝标准输出到系统剪贴板，省去CTRL+C操作，优化命令行与其它应用之间的操作流。
  2. coat
    彩色cat出文件行，方便人眼区分不同的行。
  3. a2l
    按行彩色输出参数，方便人眼查看。
  4. ap and rp
    批量转换文件路径为绝对路径/相对路径，会自动跟踪链接并规范化路径。
  5. tcp-connection-state-counter
    统计各个TCP连接状态的个数。用于方便排查系统连接负荷问题。
  6. xpl and xpf
    在命令行中快速完成 在文件浏览器中 打开/选中 指定的文件或文件夹的操作，优化命令行与其它应用之间的操作流。

Shell开发/测试加强：

  1. echo-args
    输出脚本收到的参数，在控制台运行时，把参数值括起的括号显示成 红色，方便人眼查看。用于调试脚本参数输入。
  2. console-text-color-themes.sh
    显示Terminator的全部文字彩色组合的效果及其打印方式，用于开发Shell的彩色输出。
  3. parseOpts.sh
    命令行选项解析库，加强支持选项有多个值（即数组）。

其中，show-busy-java-threads脚本用于定位java线程中占用CPU最高的TopN线程，并打印堆栈信息，将方法一的过程包装了起来。
使用方法
bash show-busy-java-threads.sh -p pid
Java实践总结：高CPU占用问题

Java占用CPU很高的可能原因

(1)一个应用占用CPU很高，除了确实是计算密集型应用之外，通常原因都是出现了死循环。死循环肯定要占用一个CPU不放，这是由于操作系统的机制原因造成的，其他原因也一样。
(2)空循环会造成间歇性的CPU高，最常见的场景是信息采集系统中使用while从消息队列(泛指，可以是文件系统、队列、kafka等)循环采集消息，当消息队列中有消息可供处理时，CPU表现正常，当如果消息队列中没有消息，while就会陷入空循环，短时间内CPU会飙升。
(3)由内存泄露引起的CPU狂飙。这类问题最难定位，一般在系统使用一段时间后才会发生，其现象表现为CPU高居不小，系统无法提供正常服务，最明显的标志是使用以上方法定位到的线程中存在大量GC相关的线程。这类问题产生的原因是程序中逻辑处理不当，导致堆内存无法及时回收，产生了大量的垃圾，JVM的GC开始疯狂工作导致其他进程的资源被耗尽。这类问题可从CPU和内存两个方面展开定位分析并予以解决。

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