Java中的CPU占用高和内存占用高的问题排查

下面通过模拟实例分析排查Java应用程序CPU和内存占用过高的过程。如果是Java面试，这2个问题在面试过程中出现的概率很高，所以我打算在这里好好总结一下。

1、Java CPU过高的问题排查

举个例子，如下：

package com.classloading;
public class Test {
    static class MyThread extends Thread {
        public void run() { // 死循环，消耗CPU
            int i = 0;
            while (true) {
                i++;
            }
        }
    }
    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
        new MyThread().start();
        Thread.sleep(10000000);
    }
}

使用top命令查看占用CPU过高的进程。如下图所示。

查看进程6102下线程的占用情况，如下图所示。

使用如下命令将6122转换为16进制表示，如下：

导出CPU占用高进程的线程栈。命令如下：

jstack pid >> java.txt

内容如下：

mazhi@mazhi:~$ cat java.txt 
Attaching to remote server pid, please wait...
2021-02-23 15:38:18
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.192-b12 mixed mode):

"Attach Listener" #10 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f4ee0001000 nid=0x1956 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
// 这是0x17ea线程，也是占用CPU最高的线程
"Thread-0" #9 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f4f180d6000 nid=0x17ea runnable [0x00007f4f044da000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    at com.cpuhigh.Test$MyThread.run(Test.java:8)  // 这里指示第8行，则正是死循环的代码开始

...

导出的堆栈信息有线程的状态（一般要找RUNNABLE状态）和调用堆栈结合来查找问题。线程dump分析：线程dump分析主要目的是定位线程长时间停顿的原因

2、Java 内存过高的问题排查

举个例子如下：

package com.classloading;

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

public class Test {
    private static final int UNIT_MB = 1024 * 1024;

    public static void main(String args[]) throws InterruptedException{
        List<Object> x = new ArrayList<Object>();
        int i = 0;
        while(i<1000){
            x.add(new byte[UNIT_MB]);
            i++;
        }
        Thread.sleep(1000000000);
    }
}

通过jmap dump内存快照。 如果是线上环境，注意dump之前必须先将流量切走，否则大内存dump是直接卡死服务。

命令行输入：

jmap -histo <pid> | head -20

就可以查看某个pid的java服务占用内存排名前20的类，如下图所示。

可以看到，占用内存最多的是byte字节数组，共有1008个实例。

jmap 还有一个指令可以把整个内存情况转成文件形式保存下来，如下：

jmap -dump:format=b,file=filename.bin <pid>

执行命令如下图所示。

可以在JVM启动时设置，如果发生OOM，则dump出文件。命令如下：

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/tmp/heapdump.hprof

如果快照文件不大，可以下载到本地，然后通过 MAT 分析，也可以在线分析（ https://fastthread.io/ ）；如果快照文件很大，可以在服务器上直接分析，使用的命令是：

jhat dump.hprof

jhat也是jdk内置的工具之一。主要是用来分析java堆的命令，可以将堆中的对象以html的形式显示出来，包括对象的数量，大小等等，并支持 对象查询语言 。命令执行后如下图所示。

访问如下图所示。

其中的Show heap histogram就会显示对象占用内在的大小。如下图所示。

END