這六種原因，真能讓 Java 應用 CPU 使用率飆升至 100% 嗎？

• 2020 年 2 月 19 日
• 筆記

點擊上方「碼農沉思錄」，選擇「設為星標」

優質文章，及時送達

問題

1、無限循環的while會導致CPU使用率飆升嗎？ 2、經常使用Young GC會導致CPU佔用率飆升嗎？ 3、具有大量執行緒的應用程式的CPU使用率是否較高？ 4、CPU使用率高的應用程式的執行緒數是多少？ 5、處於BLOCKED狀態的執行緒會導致CPU使用率飆升嗎？ 6、分時作業系統中的CPU是消耗 us還是 sy？

思路

1.如何計算CPU使用率？

CPU％= 1 – idleTime / sysTime * 100

idleTime：CPU空閑的時間

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，計算密集型程式的CPU密集程度更高。

那麼，JAVA應用程式中的哪些操作更加CPU密集？

以下列出了常見的CPU密集型操作：

1、頻繁的GC; 如果訪問量很高，可能會導致頻繁的GC甚至FGC。當調用量很大時，記憶體分配將如此之快以至於GC執行緒將連續執行，這將導致CPU飆升。 2、序列化和反序列化。稍後將給出一個示例：當程式執行xml解析時，調用量會增加，從而導致CPU變滿。 3、序列化和反序列化; 4、正則表達式。我遇到了正則表達式使CPU充滿的情況; 原因可能是Java正則表達式使用的引擎實現是NFA自動機，它將在字元匹配期間執行回溯。 5、執行緒上下文切換; 有許多已啟動的執行緒，這些執行緒的狀態在Blocked（鎖定等待，IO等待等）和Running之間發生變化。當鎖爭用激烈時，這種情況很容易發生。 6、有些執行緒正在執行非阻塞操作，例如 while(true)語句。如果在程式中計算需要很長時間，則可以使執行緒休眠。

3、CPU是否與進程和執行緒相關？

現在，分時作業系統使用循環方式為進程調度分配時間片。如果進程正在等待或阻塞，那麼它將不會使用CPU資源。執行緒稱為輕量級進程，並共享進程資源。因此，執行緒調度在CPU中也是分時的。但在Java中，我們使用JVM進行執行緒調度。因此，通常，執行緒調度有兩種模式：時間共享調度和搶佔式調度。

答案

1、while的無限循環會導致CPU使用率飆升嗎？

是。

首先，無限循環將調用CPU暫存器進行計數，此操作將佔用CPU資源。那麼，如果執行緒始終處於無限循環狀態，CPU是否會切換執行緒？

除非作業系統時間片到期，否則無限循環不會放棄佔用的CPU資源，並且無限循環將繼續向系統請求時間片，直到系統沒有空閑時間來執行任何其他操作。整編：微信公眾號，搜雲庫技術團隊，ID：souyunku

stackoverflow中也提出了這個問題：為什麼無意的無限循環增加了CPU的使用？

https://stackoverflow.com/questions/2846165/why-does-an-infinite-loop-of-the-unintended-kind-increase-the-cpu-use

2、頻繁的Young GC會導致CPU佔用率飆升嗎？

是。

Young GC本身就是JVM用於垃圾收集的操作，它需要計算記憶體和調用暫存器。因此，頻繁的Young GC必須佔用CPU資源。

讓我們來看一個現實世界的案例。for循環從資料庫中查詢數據集合，然後再次封裝新的數據集合。如果記憶體不足以存儲，JVM將回收不再使用的數據。因此，如果所需的存儲空間很大，您可能會收到CPU使用率警報。

3、具有大量執行緒的應用程式的CPU使用率是否較高？

不時。

如果通過jstack檢查系統執行緒狀態時執行緒總數很大，但處於Runnable和Running狀態的執行緒數不多，則CPU使用率不一定很高。

我遇到過這樣一種情況：系統執行緒的數量是1000+，其中超過900個執行緒處於BLOCKED和WAITING狀態。該執行緒佔用很少的CPU。

但是大多數情況下，如果執行緒數很大，那麼常見的原因是大量執行緒處於BLOCKED和WAITING狀態。

4、對於CPU佔用率高的應用程式，執行緒數是否較大？

不是。

高CPU使用率的關鍵因素是計算密集型操作。如果一個執行緒中有大量計算，則CPU使用率也可能很高。這也是數據腳本任務需要在大規模集群上運行的原因。

5、處於BLOCKED狀態的執行緒是否會導致CPU佔用率飆升？

不會。

CPU使用率的飆升更多是由於上下文切換或過多的可運行狀態執行緒。處於阻塞狀態的執行緒不一定會導致CPU使用率上升。

6、如果分時作業系統中CPU的值 us或 sy值很高，這意味著什麼？

您可以使用命令查找CPU的值 us和 sy值 top，如以下示例所示：

us：用戶空間佔用CPU的百分比。簡單來說，高我們是由程式引起的。通過分析執行緒堆棧很容易找到有問題的執行緒。整編：微信公眾號，搜雲庫技術團隊，ID：souyunku

sy：內核空間佔用CPU的百分比。當sy為高時，如果它是由程式引起的，那麼它基本上是由於執行緒上下文切換。

經驗

如何找出CPU使用率高的原因？下面簡要描述分析過程。

如果發現應用程式伺服器的CPU使用率很高，請首先檢查執行緒數，JVM，系統負載等參數，然後使用這些參數來證明問題的原因。其次，使用jstack列印堆棧資訊並使用工具分析執行緒使用情況（建議使用fastThread，一個在線執行緒分析工具）。

以下是一個真實案例：

一天晚上，我突然收到一條消息，說CPU使用率達到了100％。然後我用jstack導出了執行緒棧資訊。

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(NativeMethod)  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)

現在通過這個日誌找到了問題：用於反序列化MQ消息實體的方法導致CPU使用率飆升。

新年快樂，祝福送到，好運來到，問候也到。祝願你新年新氣象，事業步步高；快樂總依然，心情永遠好；幸福總綿綿，生活永遠好，注意點個再看哦。