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什么會導致Java應用程式的CPU使用率飆升?

2020-10-20 20:55:56 後端開發

問題

無限回圈的while會導致CPU使用率飆升嗎?
經常使用Young GC會導致CPU占用率飆升嗎?
具有大量執行緒的應用程式的CPU使用率是否較高?
CPU使用率高的應用程式的執行緒數是多少?
處于BLOCKED狀態的執行緒會導致CPU使用率飆升嗎?
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
復制代碼
  • idleTime:CPU空閑的時間
  • sysTime:CPU處于用戶模式和內核模式的時間總和

2.與CPU使用率有關的是什么?

人們常說,計算密集型程式的CPU密集程度更高,

那么,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:

  • 頻繁的GC; 如果訪問量很高,可能會導致頻繁的GC甚至FGC,當呼叫量很大時,記憶體分配將如此之快以至于GC執行緒將連續執行,這將導致CPU飆升,
  • 序列化和反序列化,稍后將給出一個示例:當程式執行xml決議時,呼叫量會增加,從而導致CPU變滿,
  • 序列化和反序列化;
  • 正則運算式, 我遇到了正則運算式使CPU充滿的情況; 原因可能是Java正則運算式使用的引擎實作是NFA自動機,它將在字符匹配期間執行回溯,我寫了一篇文章“ 正則運算式中的隱藏陷阱 ”來詳細解釋原因,
  • 執行緒背景關系切換; 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,
  • 有些執行緒正在執行非阻塞操作,例如while (true)陳述句,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是否與行程和執行緒相關?

現在,分時作業系統使用回圈方式為行程調度分配時間片,如果行程正在等待或阻塞,那么它將不會使用CPU資源,執行緒稱為輕量級行程,并共享行程資源,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:時間共享調度和搶占式調度,

答案

1. while的無限回圈會導致CPU使用率飆升嗎?

是,

首先,無限回圈將呼叫CPU暫存器進行計數,此操作將占用CPU資源,那么,如果執行緒始終處于無限回圈狀態,CPU是否會切換執行緒?

除非作業系統時間片到期,否則無限回圈不會放棄占用的CPU資源,并且無限回圈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,

2.頻繁的Young GC會導致CPU占用率飆升嗎?

是,

Young GC本身就是JVM用于垃圾收集的操作,它需要計算記憶體和呼叫暫存器,因此,頻繁的Young GC必須占用CPU資源,

讓我們來看一個現實世界的案例,for回圈從資料庫中查詢資料集合,然后再次封裝新的資料集合,如果記憶體不足以存盤,JVM將回收不再使用的資料,因此,如果所需的存盤空間很大,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,但處于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個執行緒處于BLOCKED和WAITING狀態,該執行緒占用很少的CPU,

但是大多數情況下,如果執行緒數很大,那么常見的原因是大量執行緒處于BLOCKED和WAITING狀態,

4.對于CPU占用率高的應用程式,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,這也是資料腳本任務需要在大規模集群上運行的原因,

5.處于BLOCKED狀態的執行緒是否會導致CPU占用率飆升?

不會,

CPU使用率的飆升更多是由于背景關系切換或過多的可運行狀態執行緒,處于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,這意味著什么?

您可以使用命令查找CPU的值us和sy值top,如以下示例所示:

image.png

us:用戶空間占用CPU的百分比,簡單來說,高我們是由程式引起的,通過分析執行緒堆疊很容易找到有問題的執行緒,
sy:內核空間占用CPU的百分比,當sy為高時,如果它是由程式引起的,那么它基本上是由于執行緒背景關系切換,

經驗

如何找出CPU使用率高的原因?下面簡要描述分析程序,

如果發現應用程式服務器的CPU使用率很高,請首先檢查執行緒數,JVM,系統負載等引數,然后使用這些引數來證明問題的原因,其次,使用jstack列印堆疊資訊并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,我突然收到一條訊息,說CPU使用率達到了100%,然后我用jstack匯出了執行緒堆疊資訊,

image.png

進一步檢查日志:

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)
復制代碼

現在通過這個日志找到了問題:用于反序列化MQ訊息物體的方法導致CPU使用率飆升,

看完三件事??

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出處:club.perfma.com/article/186…

 

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