Java 应用常见问题分析

        在研发的过程中，我们肯定都遇到过各种各样的应用问题，下面总结一些常见问题及相关解法，包括但不限于CPU飙升、线程死锁、内存泄露、垃圾回收问题、类加载问题、网络问题、日志问题和安全性问题，后续会持续补充完善

1、CPU飙升（CPU Spike）

a、可能会产生的影响

• 响应时间延长：CPU使用率过高会导致进程无法及时处理请求，从而导致Web应用的响应时间延长，影响用户体验。
• 性能下降：高CPU使用率会消耗系统资源，导致其他进程或服务的性能下降，可能引起整体系统的不稳定性。
• 可用性降低：CPU使用率过高持续一段时间，可能导致Web应用崩溃或无法正常运行，从而降低系统可用性。

b、可能导致的原因

• 大量并发请求：大量并发请求时，可能会导致CPU使用率升高，特别是在处理复杂的请求或计算密集型任务时。

• 资源泄露：内存泄露、数据库连接未释放或文件句柄未关闭等资源泄露问题可能导致CPU使用率持续增长。

• 代码问题：低效的算法、非优化的数据库查询、死循环、频繁的IO操作等代码问题可能导致CPU使用率升高。

c、实际操作分析原因

使用 top 命令定位最耗 CPU 的进程

找到该进程下最耗费cpu的线程   top -Hp pid

此时得到的线程ID（pid）为10进制数据，方便匹配stack中的信息，转为 16 进制，俩种转换方式

a、手动转换进制 printf “%x\n” 2608    // 转换16进制（转换后为0xa30）

b、在线工具转换  >>  在线进制转换

使用 16 进制的线程ID（xa30）匹配堆栈信息，jstack pid |grep 'threadId'  -C5 --color 

根据该线程的堆栈信息结合实际代码分析CPU飙升的具体原因

2、线程死锁（Thread Deadlock）

死锁：指两个或多个线程互相等待对方释放资源而无法继续执行的情况

a、可能会产生的影响

• 应用停滞或崩溃：当线程死锁发生时，涉及的线程将无法继续执行，导致应用停滞或崩溃。这会影响应用的可用性和用户体验。
• 资源浪费：死锁会导致线程无法释放已经占用的资源，从而导致资源的浪费。这可能会降低应用的性能，并占用系统的资源。

b、可能导致线程死锁的原因

• 竞争资源：多个线程同时竞争有限的资源，当资源分配和释放不当时，可能会导致死锁
• 循环等待：线程之间相互等待对方释放资源，形成循环等待的局面

c、实际操作分析原因

查看 java 进程的线程快照信息并过滤死锁信息 jstack -l 2598 | grep deadlock，线程死锁的程序，会导致某些操作处于waiting中

3、内存泄露（Memory Leak）

指的是在程序中动态分配的内存空间在不再使用时无法被回收，导致这部分内存无法再被其他程序使用。这种情况下，应用程序所占用的内存会不断增加，最终可能导致系统的内存耗尽，导致系统服务OOM（OutOfMemoryError）异常或崩溃

a、可能产生的原因

内存泄漏的原因通常是由于程序中存在对内存的引用，导致垃圾回收器无法回收这些被引用的内存。常见的内存泄漏原因，包括但不限于以下几点：

• 对象引用未及时释放：当一个对象不再使用时，如果其引用没有被及时释放，垃圾回收器无法回收该对象，从而导致内存泄漏。如 ThreadLocal 未执行 remove
• 静态集合对象未清理：静态集合对象在整个应用生命周期中保持引用，如果不及时清理其中的对象引用，会导致内存泄漏。
• 资源未正确关闭：当使用一些需要手动关闭的资源（如文件、数据库连接、网络连接等）时，如果在使用完毕后未正确关闭或释放资源，会导致内存泄漏。
• 缓存未正确管理：在缓存中存储的对象如果长时间不被使用，却一直保持在缓存中，会导致内存泄漏。
• 循环引用：当多个对象之间形成循环引用关系时，即使这些对象没有被外部引用，它们也无法被垃圾回收器回收，从而导致内存泄漏。

b、实际操作分析原因

jmap -heap pid  首先排查新生代、老生代堆的内存分配情况，是否分配合理或过小 

排查 gc   fgc ，各分代内存情况，每秒输出一次 gc 分代内存分配情况，以及gc时间

如果 GC 没问题，查看进程占用内存比较大的对象并分析，对于占用空间很大的对象（比如超过了100M），应该着重分析，为何没有释放。

对于堆外内存还需要考虑类的加载情况，jmap -histo:live 2598 | more  执行后会执行执行一次fgc,生产环境不建议使用，可采用dump内存快照，通过线下工具（jprofilter、MAT等）分析

dump内存快照的命令

jmap -dump:format=b,file=./dump.dat pid： 把Java heap里所有对象都dump下来，无论对象是死是活

 jmap -dump:format=b,live,file=xxx.hprof ：先做一次full GC，然后再dump；垃圾对象会被GC清理掉，不会出现在dump文件中

持续补充完善中......