java CPU消耗过高

CPU消耗过高

常见的消耗CPU场景

1. 频繁GC，访问量高时，有可能造成频繁的GC、甚至FGC。当调用量大时，内存分配过快，就会造成GC线程不停的执行，导致CPU飙高
2. 序列化与反序列化，调用量增大的情况下，导致了CPU被打满
3. 加密、解密
4. 正则表达式校验，Java 正则表达式使用的引擎实现是 NFA 自动机，这种引擎在进行字符匹配会发生回溯（backtracking）
5. 线程上下文切换、当启动了很多线程，而这些线程都处于不断的阻塞状态（锁等待、IO等待等）和执行状态的变化过程中。当锁竞争激烈时，很容易出现这种情况
6. 某些线程在做无阻塞的运算，简单的例子while(true)中不停的做运算，没有任何阻塞。写程序时，如果需要做很久的计算，可以适当将程序sleep下
7. while(true)导致CPU飙升，死循环会调用 CPU 寄存器进行计数，死循环不会让出 CPU，除非操作系统时间片到期，但死循环会不断向系统申请时间片，直到系统没有空闲时间做别的事情。
8. 频繁 Young GC引起 CPU 使用率飚升，Young GC 本身是 JVM 进行垃圾回收的操作，会计算内存和调用寄存器
9. 线程数很高的应用,不一定影响CPU使用率，如果大多数处于等待状态，Runable 和 Running 状态的线程不多，这时 CPU 使用率不一定会高。

排查问题

1. 执行 top -c 命令，找到 cpu 最高的进程的 id

top -c

2. jstack PID 导出 Java 应用程序的线程堆栈信息

jstack 15244

在打印的堆栈日志文件中，tid 和 nid 的含义：

• nid : 对应的 Linux 操作系统下的 tid 线程号，也就是前面转化的 16 进制数字
• tid: 这个应该是 jvm 的 jmm 内存规范中的唯一地址定位

在 CPU 过高的情况下

• 查找响应的线程，一般定位都是用 nid 来定位的。
• 如果发生死锁之类的问题，一般用 tid 来定位。

3. 定位 CPU 高的线程打印其 nid

top -H -p 23395

[root@test03 ~]# top -H -p 23395

top - 17:29:56 up 128 days,  3:59,  5 users,  load average: 0.39, 0.29, 0.32
Threads: 112 total,   0 running, 112 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  7.2 us,  1.9 sy,  0.0 ni, 90.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.3 si,  0.0 st
KiB Mem :  8011232 total,   135016 free,  7255296 used,   620920 buff/cache
KiB Swap:  4194300 total,   145072 free,  4049228 used.   478568 avail Mem 

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND                                                                                                                                      
15294 root      20   0 4733844 693016  13952 S  1.0  8.7   0:08.90 java                                                                                                                                         
15303 root      20   0 4733844 693016  13952 S  1.0  8.7   0:10.61 java                                                                                                                                         
15306 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.7  8.7   0:09.72 java                                                                                                                                         
15435 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.7  8.7   0:00.97 java                                                                                                                                         
15309 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.3  8.7   0:03.90 java                                                                                                                                         
15380 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.3  8.7   0:01.02 java                                                                                                                                         
15388 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.3  8.7   0:01.10 java                                                                                                                                         
15389 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.3  8.7   0:00.99 java                                                                                                                                         
15396 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.3  8.7   0:01.03 java                                                                                                                                         
15398 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.3  8.7   0:00.99 java                                                                                                                                         
15416 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.3  8.7   0:01.11 java                                                                                                                                         
15430 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.3  8.7   0:01.01 java                                                                                                                                         
15244 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.0  8.7   0:00.00 java                                                                                                                                         
15245 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.0  8.7   0:19.88 java                                                                                                                                         
15246 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.0  8.7   0:00.66 java                                                                                                                                         
15247 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.0  8.7   0:00.60 java                                                                                                                                         
15248 root      20   0 4733844 693016  13952 S  0.0  8.7   0:00.63 java           

由此可以看出占用 CPU 较高的线程，但是这些还不够，无法直接定位到具体的类

nid 是 16 进制的，所以我们要获取线程的 16 进制 ID：

[root@test03 ~]# printf "%x\n" 23395
5b63

然后根据输出结果到 jstack 打印的堆栈日志中查定位：

"Abandoned connection cleanup thread" daemon prio=10 tid=0x00007f05d8031000 nid=0x5b63 in Object.wait() [0x00007f06442fa000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:135)
	- locked <0x00000000c2f83560> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
	at com.mysql.jdbc.AbandonedConnectionCleanupThread.run(AbandonedConnectionCleanupThread.java:43)

CLC