什麼會致使Java應用程序的CPU使用率飆升？

問題

• 無限循環的while會致使CPU使用率飆升嗎？
• 常用Young GC會致使CPU佔用率飆升嗎？
• 具備大量線程的應用程序的CPU使用率是否較高？
• CPU使用率高的應用程序的線程數是多少？
• 處於BLOCKED狀態的線程會致使CPU使用率飆升嗎？
• 分時操做系統中的CPU是消耗us仍是sy？

思路

1.如何計算CPU使用率？

CPU％= 1 - idleTime / sysTime * 100

• idleTime：CPU空閒的時間
• sysTime：CPU處於用戶模式和內核模式的時間總和

2.與CPU使用率有關的是什麼？

人們常說，計算密集型程序的CPU密集程度更高。

那麼，JAVA應用程序中的哪些操做更加CPU密集？

如下列出了常見的CPU密集型操做：

• 頻繁的GC; 若是訪問量很高，可能會致使頻繁的GC甚至FGC。當調用量很大時，內存分配將如此之快以致於GC線程將連續執行，這將致使CPU飆升。
• 序列化和反序列化。稍後將給出一個示例：當程序執行xml解析時，調用量會增長，從而致使CPU變滿。
• 序列化和反序列化;
• 正則表達式。 我遇到了正則表達式使CPU充滿的狀況; 緣由多是Java正則表達式使用的引擎實現是NFA自動機，它將在字符匹配期間執行回溯。
• 線程上下文切換; 有許多已啓動的線程，這些線程的狀態在Blocked（鎖定等待，IO等待等）和Running之間發生變化。當鎖爭用激烈時，這種狀況很容易發生。
• 有些線程正在執行非阻塞操做，例如while (true)語句。若是在程序中計算須要很長時間，則可使線程休眠。

3. CPU是否與進程和線程相關？

如今，分時操做系統使用循環方式爲進程調度分配時間片。若是進程正在等待或阻塞，那麼它將不會使用CPU資源。線程稱爲輕量級進程，並共享進程資源。所以，線程調度在CPU中也是分時的。但在Java中，咱們使用JVM進行線程調度。所以，一般，線程調度有兩種模式：時間共享調度和搶佔式調度。

答案

1. while的無限循環會致使CPU使用率飆升嗎？

是。

首先，無限循環將調用CPU寄存器進行計數，此操做將佔用CPU資源。那麼，若是線程始終處於無限循環狀態，CPU是否會切換線程？

除非操做系統時間片到期，不然無限循環不會放棄佔用的CPU資源，而且無限循環將繼續向系統請求時間片，直到系統沒有空閒時間來執行任何其餘操做。

stackoverflow中也提出了這個問題：爲何無心的無限循環增長了CPU的使用？

stackoverflow.com/questions/2…

2.頻繁的Young GC會致使CPU佔用率飆升嗎？

是。

Young GC自己就是JVM用於垃圾收集的操做，它須要計算內存和調用寄存器。所以，頻繁的Young GC必須佔用CPU資源。

讓咱們來看一個現實世界的案例。for循環從數據庫中查詢數據集合，而後再次封裝新的數據集合。若是內存不足以存儲，JVM將回收再也不使用的數據。所以，若是所需的存儲空間很大，您可能會收到CPU使用率警報。

3.具備大量線程的應用程序的CPU使用率是否較高？

不時。

若是經過jstack檢查系統線程狀態時線程總數很大，但處於Runnable和Running狀態的線程數很少，則CPU使用率不必定很高。

我遇到過這樣一種狀況：系統線程的數量是1000+，其中超過900個線程處於BLOCKED和WAITING狀態。該線程佔用不多的CPU。

可是大多數狀況下，若是線程數很大，那麼常見的緣由是大量線程處於BLOCKED和WAITING狀態。

4.對於CPU佔用率高的應用程序，線程數是否較大？

不是。

高CPU使用率的關鍵因素是計算密集型操做。若是一個線程中有大量計算，則CPU使用率也可能很高。這也是數據腳本任務須要在大規模集羣上運行的緣由。

5.處於BLOCKED狀態的線程是否會致使CPU佔用率飆升？

不會。

CPU使用率的飆升更可能是因爲上下文切換或過多的可運行狀態線程。處於阻塞狀態的線程不必定會致使CPU使用率上升。

6.若是分時操做系統中CPU的值us或sy值很高，這意味着什麼？

您可使用命令查找CPU的值us和sy值top，如如下示例所示：

• us：用戶空間佔用CPU的百分比。簡單來講，高咱們是由程序引發的。經過分析線程堆棧很容易找到有問題的線程。
• sy：內核空間佔用CPU的百分比。當sy爲高時，若是它是由程序引發的，那麼它基本上是因爲線程上下文切換。

經驗

如何找出CPU使用率高的緣由？下面簡要描述分析過程。

若是發現應用程序服務器的CPU使用率很高，請首先檢查線程數，JVM，系統負載等參數，而後使用這些參數來證實問題的緣由。其次，使用jstack打印堆棧信息並使用工具分析線程使用狀況（建議使用fastThread，一個在線線程分析工具）。

如下是一個真實案例：

一天晚上，我忽然收到一條消息，說CPU使用率達到了100％。而後我用jstack導出了線程棧信息。

進一步檢查日誌：

onsumer_ODC_L_nn_jmq919_1543834242875 - priority:10 - threadid:0x00007fbf7011e000 - nativeid:0x2f093 - state:RUNNABLE
stackTrace:
java.lang.Thread.State:RUNNABLE
at java.lang.Object.hashCode(Native Method)
at java.util.HashMap.hash(HashMap.java:362)
at java.util.HashMap.getEntry(HashMap.java:462)
at java.util.HashMap.containsKey(HashMap.java:449)
at com.project.order.odc.util.XmlSerializableTool.deSerializeXML(XMLSerializableTool.java:100)
at com.project.plugin.service.message.resolver.impl.OrderFinishMessageResolver.parseMessage(OrderFinishMessageResolver.java:55)
at com.project.plugin.service.message.resolver.impl.OrderFinishMessageResolver.parseMessage(OrderFinishMessageResolver.java:21)
at com.project.plugin.service.message.resolver.impl.AbstractResolver.resolve(AbstractResolver.java:28)
at com.project.plugin.service.jmq.AbstractListener.onMessage(AbstractListener.java:44)複製代碼

如今經過這個日誌找到了問題：用於反序列化MQ消息實體的方法致使CPU使用率飆升。

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