几分钟搞定Java程序CPU飙升场景

一直想部署Java环境测试一下CPU或内存飙升场景，实操问题定位。自己如果部署虚拟机+安装Linux环境+配置java环境，太费劲了。幸好有Docker容器技术，装一个docker desktop，直接下载所需镜像，及省劲又快捷。

准备

1. 配置好JDK的Linux运行时环境；
2. 一段Bug代码使CPU飙升；
3. 查找问题的解决方案。

下载镜像

下载JDK8的Linux容器镜像环境

docker pull java:8 

查看是否下载完成

docker images
REPOSITORY                           TAG             IMAGE ID       CREATED         SIZE
java                                 8               d23bdf5b1b1b   6 years ago     643MB

启动镜像

由于是一个比较纯净的镜像，没有vim等指令，所以我们将本地Bug代码mount到镜像中，可以很方便的进行测试。
启动镜像并将/Users/xxx/workspaceforjava本地路径mount到镜像中/root/workspaceforjava下，/Users/xxx/workspaceforjava`中的本地文件就可以在镜像的/root/workspaceforjava下看到。

docker run -d -it --name java-8  --mount type=bind,source=/Users/xxx/workspaceforjava,target=/root/workspaceforjava java:8

进入镜像中。

docker exec -it java-8 /bin/bash

Bug代码

一段死锁代码

package com.example.demo;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class DemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock1=new ReentrantLock();
        //线程t1中
        new Thread(()->{
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            while (!lock1.tryLock()){
                System.out.println("线程1 一直自旋获取锁");
            }
            System.out.println("线程1 获取到锁 do something");
        }).start();

        // 线程2
        new Thread(()->{
            lock1.lock();  //此时线程2 获取到锁 但是一直阻塞 导致锁无法释放
            while (true){

            }
        }).start();
    }
}

存放在/Users/xxx/workspaceforjava/dome/demo-start/src/main/com/example/demo/DemoApplication下，也可以不按照这么放置，但在执行时需要带上package包名路径，如下面的指令。

编译并执行代码

javac -d . DemoApplication.java
java com.example.demo.DemoApplication

定位查询操作

通过top命令，可以看到PID为71的进程CPU使用率达到98.9%。

top - 03:25:33 up  2:07,  0 users,  load average: 5.22, 1.64, 0.74
Tasks:   5 total,   1 running,   4 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 31.6 us, 63.5 sy,  0.0 ni,  4.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.4 si,  0.0 st
KiB Mem:   4028960 total,  3532528 used,   496432 free,   349412 buffers
KiB Swap:  1048572 total,        0 used,  1048572 free.  2079136 cached Mem

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
     71 root      20   0 3354712  45896  16820 S  98.9  1.1   0:44.28 java
      1 root      20   0   21948   3328   3024 S   0.0  0.1   0:00.03 bash

使用top -H -n 1 -p 71可以看到，PID为84和85的占用CPU比较高。

top - 03:25:58 up  2:08,  0 users,  load average: 5.57, 2.01, 0.89
Threads:  15 total,   2 running,  13 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  3.3 us,  3.0 sy,  0.0 ni, 93.3 id,  0.1 wa,  0.0 hi,  0.2 si,  0.0 st
KiB Mem:   4028960 total,  3537752 used,   491208 free,   349532 buffers
KiB Swap:  1048572 total,        0 used,  1048572 free.  2079456 cached Mem

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
     84 root      20   0 3354712  45416  16820 R 34.6  1.1   0:29.71 java
     85 root      20   0 3354712  45416  16820 R 23.1  1.1   0:38.58 java

使用jstack -l 71 > ./jstack.log将jstack信息打印到jstack.log中。将10进制的85转化为16进制后为55，通过cat和grep打印出包括54的后10行信息。

cat ./jstack.log | grep -A 10 "55"

这样就定位到问题代码，方便下一步优化解决。

参考：

• CPU 100%排查及常见案例
• Docker 安装JDK1.8 Docker安装JDK1.8 使用Docker提供的镜像