【分享】Java的CPU 飙升700%优化的真实案例

最近负责的一个项目上线，运行一段时间后发现对应的进程竟然占用了700%的CPU，导致公司的物理服务器都不堪重负，频繁宕机。

那么,针对这类java进程CPU飙升的问题，我们一般要怎么去定位解决呢？、

采用top命令定位进程

登录服务器，执行top命令，查看CPU占用情况，找到进程的pid

top

很容易发现，PID为29706的java进程的CPU飙升到700%多，且一直降不下来，很显然出现了问题。

使用top -Hp命令定位线程

使用 top -Hp命令（为Java进程的id号）查看该Java进程内所有线程的资源占用情况（按shft+p按照cpu占用进行排序，按shift+m按照内存占用进行排序）

此处按照cpu排序：

top -Hp 23602

很容易发现，多个线程的CPU占用达到了90%多。我们挑选线程号为30309的线程继续分析。

使用jstack命令定位代码

1.线程号转换5为16进制

printf “%x\n” 命令（tid指线程的id号）将以上10进制的线程号转换为16进制：

printf "%x\n"  30309

转换后的结果分别为7665，由于导出的线程快照中线程的nid是16进制的，而16进制以0x开头，所以对应的16进制的线程号nid为0x7665

2.采用jstack命令导出线程快照

通过使用dk自带命令jstack获取该java进程的线程快照并输入到文件中：

 jstack -l 进程ID > ./jstack_result.txt

命令（为Java进程的id号）来获取线程快照结果并输入到指定文件。

jstack -l 29706 > ./jstack_result.txt

3.根据线程号定位具体代码

在jstack_result.txt 文件中根据线程好nid搜索对应的线程描述

cat jstack_result.txt |grep -A 100  7665

根据搜索结果，判断应该是ImageConverter.run()方法中的代码出现问题

当然，这里也可以直接采用

jstack <pid> |grep -A 200 <nid>

来定位具体代码

$jstack 44529 |grep -A 200 ae24
"System Clock" #28 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007efc19e8e800 nid=0xae24 waiting on condition [0x00007efbe0d91000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)
    at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
    at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340)
    at java.util.concurrentC.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386)
    at com.*.order.Controller.OrderController.detail(OrderController.java:37)  //业务代码阻塞点

分析代码解决问题

下面是ImageConverter.run()方法中的部分核心代码。

逻辑说明：

/存储minicap的socket连接返回的数据   (改用消息队列存储读到的流数据) ，设置阻塞队列长度，防止出现内存溢出
//全局变量
private BlockingQueue<byte[]> dataQueue = new LinkedBlockingQueue<byte[]>(100000);
//消费线程
@Override
public void run() {
    //long start = System.currentTimeMillis();
    while (isRunning) {
        //分析这里从LinkedBlockingQueue
        if (dataQueue.isEmpty()) {
            continue;
        }
        byte[] buffer = device.getMinicap().dataQueue.poll();
       int len = buffer.length;
}

在while循环中，不断读取堵塞队列dataQueue中的数据，如果数据为空，则执行continue进行下一次循环。

如果不为空，则通过poll()方法读取数据，做相关逻辑处理。

初看这段代码好像每什么问题，但是如果dataQueue对象长期为空的话，这里就会一直空循环，导致CPU飙升。

那么如果解决呢？

分析LinkedBlockingQueue阻塞队列的API发现：

//取出队列中的头部元素，如果队列为空则调用此方法的线程被阻塞等待，直到有元素能被取出，如果等待过程被中断则抛出InterruptedException
E take() throws InterruptedException;
//取出队列中的头部元素，如果队列为空返回null
E poll();

这两种取值的API，显然take方法更时候这里的场景。

代码修改为：

while (isRunning) {
   /* if (device.getMinicap().dataQueue.isEmpty()) {
        continue;
    }*/
    byte[] buffer = new byte[0];
    try {
        buffer = device.getMinicap().dataQueue.take();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
……
}

重启项目后，测试发现项目运行稳定，对应项目进程的CPU消耗占比不到10%。