Java应用程序高CPU故障诊断(troubleshooting)思路

系统运行出现高CPU报警，一般可以通过top或者任务管理器找到哪些进程在使用CPU，但这个粒度不能让我们知道得更多，我们需要找到程序的哪部分在占用CPU并且在占用CPU做什么，这样才有利于我们以后调优，下面介绍一种可行的思路：

1. 找到占用CPU高的进程p
2. 找到进程p中占用CPU高的线程t
3. 找到线程t在做什么

本文以Linux下Java应用程序为例，其他环境或程序可参照该思路，只要思路清晰就好办了

• 打开top，在top中按shift+p按照CPU使用量倒序显示进程，找到占用CPU较高的进程号pid，然后退出top
• top -H -p pid 显示该进程中线程的运行情况，pid可以指定多个，在top中按shift+p按照CPU占用倒序显示线程，找到占用CPU高的线程tid，比如是27890，通过printf打印出该tid的是十六进制号

 $ printf "%x\n" 27890
 6cf2

• 通过threaddump工具以十六进制号查看该线程当前的堆栈信息，Java中threaddump工具为jstack

$ jstack -l <pid> | grep -i 0x6cf2 -A 15

• 多次重复执行1-3步骤，确定线程所做的耗时操作，注意步骤1-3之间延时越短越准确，最好在多个shell窗口下执行

通过上面的操作我们就可以确定哪段代码在大量占用CPU资源了，得到的结果如下

"Thread-12" daemon prio=10 tid=0x00007f926c021000 nid=0x6cf2 runnable [0x00007f92c06d7000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
        at java.io.FileOutputStream.writeBytes(Native Method)
        at java.io.FileOutputStream.write(FileOutputStream.java:282)
        at java.io.BufferedOutputStream.flushBuffer(BufferedOutputStream.java:65)
        at java.io.BufferedOutputStream.flush(BufferedOutputStream.java:123)
        - locked <0x0000000780d79ae0> (a java.io.BufferedOutputStream)
        at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:432)
        - locked <0x0000000780d79ac0> (a java.io.PrintStream)
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.writeBytes(StreamEncoder.java:202)
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.implFlushBuffer(StreamEncoder.java:272)
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.flushBuffer(StreamEncoder.java:85)
        - locked <0x0000000780d79c10> (a java.io.OutputStreamWriter)
        at java.io.OutputStreamWriter.flushBuffer(OutputStreamWriter.java:168)
        at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:477)
        - locked <0x0000000780d79ac0> (a java.io.PrintStream)
        at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:619)
        at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:773)
        - locked <0x0000000780d79ac0> (a java.io.PrintStream)
        at org.apache.tomcat.util.log.SystemLogHandler.println(SystemLogHandler.java:242)
        at java.lang.Throwable.printStackTrace(Throwable.java:461)
        - locked <0x0000000780d79a98> (a org.apache.tomcat.util.log.SystemLogHandler)
        at java.lang.Throwable.printStackTrace(Throwable.java:451)
        at com.xxxxxxx.framework.cache.CacheListHandler$TimeoutTimerThread.run(CacheListHandler.java:101)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

上述仅是一个故障诊断的思路，非Java或者Linux可以通过类似的工具完成，比如windows下可以通过Process Explorer替代top查看进程和线程相关内容等