線上Java程式佔用 CPU 過高，請說一下排查方法？

風的姿態發表於2020-11-06
Java

我是風箏，公眾號「古時的風箏」，一個兼具深度與廣度的程式設計師鼓勵師，一個本打算寫詩卻寫起了程式碼的田園碼農！
文章會收錄在 JavaNewBee 中，更有 Java 後端知識圖譜，從小白到大牛要走的路都在裡面。

這個問題可以說是 Java 面試的高頻面試題了，有很多面試官都喜歡問這個問題，問題可能是下面這樣的。

線上一臺伺服器 CPU 使用率100% 了，如果你碰到這樣的情況，如何排查並找到問題原因？

這就是一個套路題，所謂套路題就是有標準的套路解法的，掌握了套路，不僅能解決面試官，還能解決問題。不然真的就掉進套路里了。

當我們真碰到這個問題的時候應該怎麼排查呢？

模擬一個高 CPU 場景

先用一段程式建立幾個執行緒，將其中一個執行緒設定成高 CPU 使用率的。

public static void main(String[] args)  {
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    Thread thread = new Thread(() -> {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName());
      try {
        Thread.sleep(30 * 60 * 1000);
      }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
      }
    });
    thread.setName("thread-" + i);
    thread.start();
  }

  Thread highCpuThread = new Thread(() -> {
    int i = 0;
    while (true) {
      i++;
    }
  });
  highCpuThread.setName("HighCpu");
  highCpuThread.start();
}

執行這段程式後，前面 10 個執行緒都處於休眠狀態，只有最後一個執行緒會持續的佔用 CPU 。

執行這段程式，然後就可以開始一些列的操作來發現問題原因了。

排查步驟

第一步，使用 top 找到佔用 CPU 最高的 Java 程式

在真實環境中，首先要確認是不是 Java 程式造成的，如果有系統監控工具，可能會直接在預警資訊裡告訴你是有哪個程式造成的，但也有可能不知道，需要我們手動排查。

如果是在面試場景中，這個問題可能不需要確認，畢竟 Java 面試，面試官可能直接就告訴你是 Java 佔用的 CPU 過高。

這一步也非常簡單，就是一個 top命令而已，基本上所有同學都用過這個命令吧。

使用 top命令發現佔用 CPU 99.7% 的執行緒是 Java 程式，程式 PID 為 13731。

第二步，用 top -Hp 命令檢視佔用 CPU 最高的執行緒

上一步用 top命令找到了那個 Java 程式。那一個程式中有那麼多執行緒，不可能所有執行緒都一直佔著 CPU 不放，這一步要做的就是揪出這個罪魁禍首，當然有可能不止一個。

執行top -Hp pid命令，pid 就是前面的 Java 程式，我這個例子中就是 13731 ，完整命令為：

top -Hp 13731，執行之後的效果如下

可以看到佔用 CPU 最高的那個執行緒 PID 為 13756。

然後將 13756轉換為 16 進位制的，後面會用到，可以用線上進位制轉換的網站直接轉換，轉換結果為 0x35bc

第三步，儲存執行緒棧資訊

當前 Java 程式的所有執行緒資訊都可以通過 jstack命令檢視，我們用jstack命令將第一步找到的 Java 程式的執行緒棧儲存下來。

jstack 13731 > thread_stack.log

第四步，線上程棧中查詢最貴禍首的執行緒

第二步已經找到了這個罪魁禍首的執行緒 PID，並把它轉換成了 16 進位制的，第三步儲存下來的執行緒棧中有所有執行緒的 PID 16 進位制資訊，我們線上程棧中查詢這個16進位制的執行緒 id （0x35bc）。

怎麼樣，現在一目瞭然了，執行緒名稱、執行緒狀態、以及哪行程式碼消耗了最多的 CPU 都很清楚了。

這位英俊瀟灑的少年，如果覺得還不錯的話，給個推薦可好！

公眾號「古時的風箏」，Java 開發者，全棧工程師，bug 殺手，擅長解決問題。
一個兼具深度與廣度的程式設計師鼓勵師，本打算寫詩卻寫起了程式碼的田園碼農！堅持原創乾貨輸出，你可選擇現在就關注我，或者看看歷史文章再關注也不遲。長按二維碼關注，跟我一起變優秀！

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