如何在 Java 应用程序中定位高 CPU 使用率问题

news2025/1/12 13:29:30

文章目录

- ♨ 前言
- ♨ 提前准备
- ♨ 线上定位
- ♨ 结语

♨ 前言

在运行 Java 应用程序的服务器上，高 CPU 使用率可能会影响应用程序的性能和稳定性。本文将介绍如何通过一系列步骤和工具来准确诊断和解决高 CPU 使用率问题，特别是针对 Java 环境下的应用程序。

♨ 提前准备

为了演示 CPU 飙高问题，我们需要准备以下 SpringBoot 程序进行实验：

模拟在一个独立的线程中执行一个持续的计算密集型任务。

@Component
public class CpuIntensiveTask implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            // 在这里进行一些计算密集型的操作
            // 例如，可以使用大量的循环来模拟计算任务
            double result = 0;
            for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
                result += Math.pow(Math.random(), Math.random());
            }
        }
        System.out.println("Thread interrupted. Exiting CPU intensive task.");
    }
}

用于触发和测试上面的计算密集型任务

@RestController
public class CPULoadController {

    @Resource
    private CpuIntensiveTask cpuIntensiveTask;

    @GetMapping("/cpuload")
    public String triggerCpuLoad() {
        System.out.println("Starting CPU load test...");

        // 创建一个线程并启动
        Thread cpuThread = new Thread(cpuIntensiveTask);
        cpuThread.start();

        return "CPU load test started. Check console logs for details.";
    }
}

♨ 线上定位

如果在发生 CPU 飙高的情况下，若有条件我们可以采取线上定位的方式定位问题。具体步骤如下：

定位进程：在 linux 系统中，我们可以使用 top 命令监控进程情况，找出异常的进程
定位线程：在查找出异常进程之后，我们可以使用 top -H -p 命令监控指定进程中的线程详情，找出异常的线程

打印异常堆栈：使用如下命令打印异常线程的堆栈信息

# 查看指定进程中指定线程的堆栈信息
jstack 进程PID | grep 线程PID(16进制) -A 30 进行详细注释

# 线程的 PID 需要 16 进制，所以我们需要在上述命令的基础上进行进制转换
jstack <pid> | grep "$(printf '0x%x' 线程PID)" -A 30

# 例如：我们需要查看进程 PID 为 12345，线程 PID 为 34561 的详细堆栈信息
jstack 12345 | grep "$(printf '0x%x' 34561)" -A 30