java 进程 cpu100%问题排查

1：前言

cpu是时分(time division)的，操作系统里有很多线程，每个线程的运行时间由cpu决定，cpu会分给每个线程一个时间片，时间片是一个很短的时间长度，如果在时间片内，线程一直占有，则是100%；我们应该意识到，cpu运行速度很快（主频非常高），除非密集型耗费cpu的运算，其它类型任务都会在小于时间片的时间内结束。

java cpu100%的排查步骤，基本都是一模一样的，只是命令稍有区别！

查找消耗cpu最高的进程PID
根据PID查出消耗cpu最高的线程号
根据线程号查出对应的java线程，进行处理。

2：Demo模拟

构造一个请求接口，模拟无限产生Person实例。
并进行接口调用：http://172.20.200.250:9563/demoService/demo/test?justDo=true

package com.nobody.controller;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import com.nobody.domain.Person;

@RestController
@RequestMapping("demo")
public class DemoController {
    
    @GetMapping("test")
    public boolean test(@RequestParam boolean justDo) {

        List<Person> persons = new ArrayList<>();
        
        int i = 1;
        if (justDo) {
            while (true) {
                persons.add(new Person("张三", i));
                System.out.println(persons.size());
            }
        }
        return justDo;
    }

}

3：排查过程

3.1：使用top命令找出cpu占用最高的进程
在这里插入图片描述

3.2：使用ps -ef | grep java或者jps命令查看cpu占用高的进程是否为java进程
在这里插入图片描述

3.3：使用top -H -p pid命令查询此进程的所有线程情况，发现主要有三个线程(PID为29871 29872 29873)占用cup高。
-H表示以线程的维度展示，默认以进程维度展示。
在这里插入图片描述

3.4：使用命令jstack pid > pid.tdump将此进程的线程栈导出到文件并使用cat命令进行查看。
pid.tdump文件后缀名随意，通常以tdump结尾。

jstack 29869 > 29869.tdump

cat 29869.tdump

3.5：将前一步骤查出的3个线程PID从十进制转为十六进制，因为java线程栈文件中的线程id是十六进制。对应分别为 29871 -> 0x74af,，29872 -> 0x74b0，29873 -> 0x74b1。
发现此3个线程中有2个为gc线程和1个工作线程。gc线程忙碌表示内存不够用了，要进行内存回收，可能是java内存回收不了，导致一直gc。
在这里插入图片描述

3.6：使用jstat -gcutil pid命令查看进程的堆情况，发现年轻代中Eden（伊甸园）和old代已使用的占当前容量百分比很高，并且GC频繁。
在这里插入图片描述
S0：年轻代中第一个survivor（幸存区）已使用的占当前容量百分比
S1：年轻代中第二个survivor（幸存区）已使用的占当前容量百分比
E：年轻代中Eden（伊甸园）已使用的占当前容量百分比
O：old代已使用的占当前容量百分比
M：元数据区使用比例
CCS：压缩使用比例
YGC：从应用程序启动到采样时年轻代中gc次数
YGCT：从应用程序启动到采样时年轻代中gc所用时间(s)
FGC：从应用程序启动到采样时old代(全gc)gc次数
FGCT：从应用程序启动到采样时old代(全gc)gc所用时间(s)
GCT：从应用程序启动到采样时gc用的总时间(s)

3.7：使用jmap -dump:live,format=b,file=pid.hprof pid命令导出堆文件，只导出live的对象。文件后缀名可以是任意的，因为它也是二进制的，不过通常以hprof结尾。
在这里插入图片描述

3.8：使用JAVA_HOME/bin/jvisualvm.exe工具分析快照。
载入快照（文件----->载入—>文件类型（堆））
在这里插入图片描述
选择类列表，按照大小排序，找出占用内存最大的类别，发现是Person类。

至此，问题找到原因，原来是在死循环中，不断生产Person实例，并且无法回收，不仅工作线程一直占用cpu，而且导致gc线程忙碌进行回收内存，但是回收不了，最后导致内存不足java.lang.OutOfMemoryError。
在这里插入图片描述
java的bin目录下有很多JVM性能调优监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat、hprof。

在这里插入图片描述