使用top +jps+jstack定位cpu占用100%的Java服务问题定位简易操作指引

1. 使用top命令找出CPU占用最多的应用

首先，你需要使用top命令来识别哪个进程正在使用大量的CPU资源。

• 运行top命令:
• 在终端中输入top并按下回车键。
• 查看CPU使用率最高的进程:
• 默认情况下，top会按CPU使用率排序。查看%CPU列，找出使用率最高的进程。
• 识别Java进程:
• 如果发现CPU使用率最高的是Java进程（在COMMAND列显示为java），记下它的PID。

2. 使用jps和jstack获取Java进程的线程堆栈跟踪

接下来，使用jps命令来确认Java进程的ID，然后用jstack来获取线程的堆栈跟踪。

• 使用jps定位Java进程:
  • 运行jps -l以列出所有Java进程及其主类的全限定名。这有助于确认你在top中看到的Java进程。
• 使用jstack获取线程堆栈:
  • 对于每个可疑的Java进程，使用jstack加进程ID来获取线程堆栈跟踪：jstack 。这将输出所有线程的当前调用堆栈。

3. 分析堆栈跟踪

通过分析jstack输出的堆栈跟踪，你可以尝试找到CPU使用率高的线程。这里有些指标可以帮助你：

• 查找状态为RUNNABLE的线程，因为它们是实际在CPU上运行的线程。
• 检查这些线程的堆栈跟踪，寻找正在执行的方法和代码行。
• 注意看是否有特定的方法或循环被频繁调用，这可能是CPU使用率高的原因。

示例分析

假设你运行了jstack，得到了类似以下的输出片段：

"Thread-1" #10 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f2a5400e800 nid=0x6e03 runnable [0x00007f2a4d9fa000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    at MyAppPackage.MyBusyClass.busyMethod(MyBusyClass.java:50)
    at MyAppPackage.MyBusyClass.run(MyBusyClass.java:35)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

这是一个示例堆栈跟踪，其中关键信息包括：

• 线程状态 (java.lang.Thread.State): RUNNABLE表明该线程正在Java虚拟机中执行，是一个活跃运行的线程。
• 执行的方法和代码行: MyBusyClass.busyMethod在MyBusyClass.java:50。这是线程正在执行的方法，如果这行代码或方法在多个堆栈跟踪中反复出现，可能表明它是CPU使用率高的原因。

通过查找此类模式，你可以识别出可能导致CPU使用率高的线程和代码段。

4. 进行代码级分析

一旦你发现了可能导致高CPU使用的线程和方法，你就需要查看相应的源代码。在代码中寻找如下问题：

• 无限循环或高效率循环。
• 性能低下的算法。
• 大量的同步操作或死锁。
• 不必要的资源密集型操作。

5. 修改代码

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附录：

Top命令 主要输出指标的解释：

• PID: 进程标识符，用于唯一标识系统中的每个进程。
• COMMAND: 正在执行的命令的名称，这里是java。
• %CPU: 此进程使用的CPU百分比。
• TIME: 此进程累积占用的CPU时间。
• #TH: 进程使用的线程数
• #WQ: 在等待队列中的线程数量。
• #POR: 进程使用的端口数量。
• MEM: 进程占用的物理内存大小
• PURG: 被清理的内存大小。
• CMPR: 压缩的内存大小。
• PGRP: 进程组ID。
• PPID: 父进程的PID
• STATE: 进程的当前状态。
• BOOSTS: 任何优先级提升（或降低）的标记。
• %CPU_ME: 此进程自身的CPU使用率。
• %CPU_OTHRS: 其他进程的CPU使用率。
• UID: 用户标识符，标识运行此进程的用户
• FAULT: 页面错误的次数。
• COW: 写时复制的页面数。
• MSGSEN/MSGREC: 发送和接收的消息数。
• SYSBSD/SYSMACH: BSD和Mach系统调用的次数。
• CSW: 上下文切换次数。
• PAGE: 页面错误的次数。
• IDLE: CPU空闲时间的百分比。
• POWE: 能耗估算。
• INSTRS: 执行的指令数。
• CYCLES: 处理器周期数。
• USER: 运行此进程的用户名。

通过一个简化的 jstack 输出例子来解释其中的一些关键指标。这里是一个典型的 jstack 输出示例：

"main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f0f74008000 nid=0x1e15 waiting on condition [0x00007f0f74efb000] java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping) at java.lang.Thread.sleep(Native Method) - locked <0x00000000f5a0f5b8> (a java.lang.ref.Reference$Lock) at com.example.MyClass.myMethod(MyClass.java:123)

现在，让我们解析这个输出：

• 线程名称和序号：
  • "main" #1：这是线程的名称和序号。这里的线程名是 "main"，通常是 Java 程序的主线程。#1 表示这是 JVM 中的第一个线程。
• 线程优先级：
  • prio=5：这是线程的优先级，范围从 1（最低）到 10（最高）。这里的优先级是 5，是默认值。
• 操作系统线程优先级：
  • os_prio=0：这是线程在操作系统层面的优先级。这个值依赖于操作系统和 JVM 的实现。
• 线程 ID：
  • tid=0x00007f0f74008000：这是 JVM 内部为线程分配的唯一标识符，以十六进制表示。
• 本地线程 ID：
  • nid=0x1e15：这是操作系统为线程分配的本地标识符，同样以十六进制表示。在某些情况下，可用于将 JVM 中的线程与操作系统级别的线程关联起来。
• 线程状态：
  • java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)：这是线程的状态。TIMED_WAITING 通常意味着线程正在执行某种形式的等待，这里是由于 sleep 方法引起的。
• 方法调用：
  • at java.lang.Thread.sleep(Native Method)：这显示了线程在调用栈的当前位置。在这个例子中，线程正在执行 Thread.sleep 方法。
  • at com.example.MyClass.myMethod(MyClass.java:123)：这是调用栈的下一个记录。这表明 myMethod 在 MyClass.java 的第 123 行被调用。
• 锁信息：
  • - locked <0x00000000f5a0f5b8>：这表示线程当前持有的锁。锁是在对象 0x00000000f5a0f5b8 上，这是一个内部的对象引用。

通过分析这些信息，可以获取线程的当前状态和活动，这对于诊断性能问题和并发问题非常有帮助。例如，如果多个线程都在等待同一个锁，那可能就是死锁的迹象。或者，如果一个线程长时间处于 RUNNABLE 状态并消耗大量 CPU，那可能是性能问题的源头。