Java程序占用 CPU 过高怎么排查

这个问题可以说是 Java 面试的高频面试题了，有很多面试官都喜欢问这个问题，问题可能是下面这样的。

线上一台服务器 CPU 使用率100% 了，如果你碰到这样的情况，如何排查并找到问题原因?

这就是一个套路题，所谓套路题就是有标准的套路解法的，掌握了套路，不仅能解决面试官，还能解决问题。不然真的就掉进套路里了。

当我们真碰到这个问题的时候应该怎么排查呢?

模拟一个高 CPU 场景

先用一段程序创建几个线程，将其中一个线程设置成高 CPU 使用率的。

public static void main(String[] args)  { 
  for (int i = 0; i < 10; i++) { 
    Thread thread = new Thread(() -> { 
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()); 
      try { 
        Thread.sleep(30 * 60 * 1000); 
      }catch (Exception e){ 
        e.printStackTrace(); 
      } 
    }); 
    thread.setName("thread-" + i); 
    thread.start(); 
  } 
 
  Thread highCpuThread = new Thread(() -> { 
    int i = 0; 
    while (true) { 
      i++; 
    } 
  }); 
  highCpuThread.setName("HighCpu"); 
  highCpuThread.start(); 
} 

运行这段程序后，前面 10 个线程都处于休眠状态，只有最后一个线程会持续的占用 CPU 。

运行这段程序，然后就可以开始一些列的操作来发现问题原因了。

排查步骤

第一步，使用 top 找到占用 CPU 最高的 Java 进程

在真实环境中，首先要确认是不是 Java 程序造成的，如果有系统监控工具，可能会直接在预警信息里告诉你是有哪个进程造成的，但也有可能不知道，需要我们手动排查。

如果是在面试场景中，这个问题可能不需要确认，毕竟 Java 面试，面试官可能直接就告诉你是 Java 占用的 CPU 过高。

这一步也非常简单，就是一个 top命令而已，基本上所有同学都用过这个命令吧。

使用 top命令发现占用 CPU 99.7% 的线程是 Java 进程，进程 PID 为 13731。

第二步，用 top -Hp 命令查看占用 CPU 最高的线程

上一步用 top命令找到了那个 Java 进程。那一个进程中有那么多线程，不可能所有线程都一直占着 CPU 不放，这一步要做的就是揪出这个罪魁祸首，当然有可能不止一个。

执行top -Hp pid命令，pid 就是前面的 Java 进程，我这个例子中就是 13731 ，完整命令为：

top -Hp 13731，执行之后的效果如下

可以看到占用 CPU 最高的那个线程 PID 为 13756。

然后将 13756转换为 16 进制的，后面会用到，可以用在线进制转换的网站直接转换，转换结果为 0x35bc

第三步，保存线程栈信息

当前 Java 程序的所有线程信息都可以通过 jstack命令查看，我们用jstack命令将第一步找到的 Java 进程的线程栈保存下来。

jstack 13731 > thread_stack.log 

第四步，在线程栈中查找最贵祸首的线程

第二步已经找到了这个罪魁祸首的线程 PID，并把它转换成了 16 进制的，第三步保存下来的线程栈中有所有线程的 PID 16 进制信息，我们在线程栈中查找这个16进制的线程 id (0x35bc)。

怎么样，现在一目了然了，线程名称、线程状态、以及哪行代码消耗了最多的 CPU 都很清楚了。

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