java程序CPU使用率高可能的原因

1. 前言

在Java并发编程方面,如何在多线程环境中设置合理的线程数,那我们需要了解两个概念:

计算密集型
要进行大量的计算、逻辑判断等操作,消耗CPU资源,比如计算圆周率、对视频进行高清解码等等,全靠CPU的运算能力。
这种计算密集型任务虽然也可以用多任务完成,但是任务越多,花在任务切换的时间就越多,CPU执行任务的效率就越低,所以,要最高效地利用CPU,计算密集型任务同时进行的数量应当等于CPU的核心数,我们设置线程数一般是:计算机核数n+1

计算密集型任务由于主要消耗CPU资源,因此,代码运行效率至关重要。Python这样的脚本语言运行效率很低,完全不适合计算密集型任务。对于计算密集型任务,最好用C语言编写。

IO密集型
涉及到网络、磁盘IO的任务都是IO密集型任务,这类任务的特点是CPU消耗很少,任务的大部分时间都在等待IO操作完成(因为IO的速度远远低于CPU和内存的速度)。一旦发生IO,线程就会处于等待状态,当IO结束,数据准备好后,线程才会继续执行。.对于IO密集型任务,任务越多,CPU效率越高,但也有一个限度。常见的大部分任务都是IO密集型任务,比如Web应用。

IO密集型任务执行期间,99%的时间都花在IO上,花在CPU上的时间很少,因此,用运行速度极快的C语言替换用Python这样运行速度极低的脚本语言,完全无法提升运行效率。对于IO密集型任务,最合适的语言就是开发效率最高(代码量最少)的语言,脚本语言是首选,C语言最差。

2. 常见问题

  1. while的无限循环会导致CPU使用率飙升吗?

    首先,无限循环将调用CPU寄存器进行计数,此操作将占用CPU资源。那么,如果线程始终处于无限循环状态,CPU是否会切换线程?

    除非操作系统时间片到期,否则无限循环不会放弃占用的CPU资源,并且无限循环将继续向系统请求时间片,直到系统没有空闲时间来执行任何其他操作。整编:微信公众号,搜云库技术团队,ID:souyunku

  2. 频繁的Young GC会导致CPU占用率飙升吗?

    Young GC本身就是JVM用于垃圾收集的操作,它需要计算内存和调用寄存器。因此,频繁的Young GC必须占用CPU资源。

    让我们来看一个现实世界的案例。for循环从数据库中查询数据集合,然后再次封装新的数据集合。如果内存不足以存储,JVM将回收不再使用的数据。因此,如果所需的存储空间很大,您可能会收到CPU使用率警报。

  3. 具有大量线程的应用程序的CPU使用率是否较高?
    不是

    如果通过jstack检查系统线程状态时线程总数很大,但处于Runnable和Running状态的线程数不多,则CPU使用率不一定很高。

    我遇到过这样一种情况:系统线程的数量是1000+,其中超过900个线程处于BLOCKED和WAITING状态。该线程占用很少的CPU。

    但是大多数情况下,如果线程数很大,那么常见的原因是大量线程处于BLOCKED和WAITING状态。

  4. 对于CPU占用率高的应用程序,线程数是否较大?
    不是

    高CPU使用率的关键因素是计算密集型操作。如果一个线程中有大量计算,则CPU使用率也可能很高。这也是数据脚本任务需要在大规模集群上运行的原因。

  5. 处于BLOCKED状态的线程是否会导致CPU占用率飙升?
    不会

    CPU使用率的飙升更多是由于上下文切换或过多的可运行状态线程。处于阻塞状态的线程不一定会导致CPU使用率上升。

  6. 如果分时操作系统中CPU的值 ussy值很高,这意味着什么?
    您可以使用命令查找CPU的值 us和 sy值 top,如以下示例所示:
    java程序CPU使用率高可能的原因_第1张图片
    us:用户空间占用CPU的百分比。简单来说,高我们是由程序引起的。通过分析线程堆栈很容易找到有问题的线程。

    sy:内核空间占用CPU的百分比。当sy为高时,如果它是由程序引起的,那么它基本上是由于线程上下文切换。

参考

  1. https://blog.csdn.net/weixin_41806118/article/details/97680672
  2. 这六种原因,真能让 Java 应用 CPU 使用率飙升至 100% 吗?

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