CPU 高是如何定位到具体代码

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当应用程序出现 CPU 使用率过高 的情况，通常需要找到具体占用 CPU 的线程，分析该线程的执行情况，并最终定位到导致高 CPU 的代码。以下是排查 CPU 高使用率的具体步骤，包括如何找到问题线程和如何获取线程快照。

步骤 1：查找高 CPU 使用的线程

1. 确认进程 ID：首先确认哪个进程导致了高 CPU 使用率。可以使用命令 top 或 htop 查看各进程的 CPU 使用情况。bashCopy codetop 在输出中，找到 CPU 使用率高的进程 ID（PID）。假设此进程 ID 为 <PID>。
2. 查找高 CPU 使用的线程 ID：在找到进程后，可以进一步查看该进程内的线程 CPU 使用情况。bashCopy codetop -H -p <PID> 这里 -H 参数用于显示线程，-p 参数指定进程 ID。在输出中，每个线程的 CPU 使用率会被列出。找到 CPU 占用高的线程（假设线程 ID 为 <TID>）。
3. 将线程 ID 转换为十六进制：线程快照工具（如 jstack）显示的线程 ID 为十六进制格式，而 top 中显示的线程 ID 是十进制格式。因此，需要将高 CPU 使用的线程 ID 转换为十六进制。bashCopy codeprintf "%x\n" <TID> 例如，如果线程 ID 是 1234，转换后的十六进制可能是 4d2。

步骤 2：获取线程快照（Stack Trace）

一旦确定了导致高 CPU 的线程 ID，可以使用 jstack 或其他工具获取该进程的线程快照，以便查看线程在执行的具体代码位置。

1. 生成线程快照：使用 jstack 命令生成进程的线程快照。bashCopy codejstack <PID> > thread_dump.txt 该命令会将进程 <PID> 的所有线程的快照输出到 thread_dump.txt 文件中。
2. 查找高 CPU 使用的线程快照：在 thread_dump.txt 中搜索前面转换为十六进制格式的线程 ID（例如 0x4d2），找到该线程的栈信息。快照中包含线程的栈信息，可以看到该线程当前在执行哪些方法，分析是否存在死循环、锁等待等导致 CPU 占用高的问题。

步骤 3：分析线程状态

在获取到的线程快照中，重点关注以下几种状态的线程：

• RUNNABLE：该线程正在运行状态，通常是导致高 CPU 的主要原因。检查线程的栈信息，判断是否有循环、复杂计算等导致的高 CPU 使用。
• BLOCKED 或 WAITING：这些状态的线程通常不是 CPU 使用率高的原因，但可能会导致其他线程等待，间接影响性能。如果多个线程都在等待某个资源（如锁），可能是导致阻塞的根源。

示例：排查 CPU 高的线程

假设以下是 thread_dump.txt 中的线程快照：

plaintextCopy code"Thread-12" #20 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007faabc123000 nid=0x4d2 runnable [0x00007fab3c7f0000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    at com.example.HighCpuClass.intensiveCalculation(HighCpuClass.java:42)
    at com.example.HighCpuClass.run(HighCpuClass.java:30)
    ...

在上述示例中，nid=0x4d2 对应的是我们之前在 top 中找到的高 CPU 线程的十六进制 ID。

通过栈信息分析原因

• 线程状态为 RUNNABLE，说明该线程正在运行。
• 线程的栈信息显示当前正在执行 intensiveCalculation 方法，该方法可能包含了耗时的计算操作或死循环，导致 CPU 使用率高。

其他工具和方法

除了 top 和 jstack，还可以使用其他工具帮助定位 CPU 高的线程：

1. VisualVM：VisualVM 是一种图形化的 JVM 监控工具，提供线程监控、CPU 分析等功能。可以通过 CPU 分析器查看哪些方法占用了最多的 CPU。
2. Java Flight Recorder（JFR）：Java Flight Recorder 是 Java 自带的性能分析工具，可以在不中断应用的情况下进行分析。JFR 提供详细的线程 CPU 使用情况和栈信息，适合分析生产环境中的性能问题。
3. jcmd：jcmd 是一个 JVM 命令行工具，可以使用 jcmd <pid> Thread.print 获取线程栈信息，或者使用 jcmd <pid> PerfCounter.print 查看 JVM 性能指标。

总结

当 CPU 使用率过高时，定位高 CPU 线程的具体步骤为：

1. 使用 top 和 top -H -p <PID> 确定高 CPU 的进程和线程。
2. 将线程 ID 转换为十六进制。
3. 使用 jstack 获取线程快照，并在快照中搜索对应的线程 ID。
4. 分析线程状态和栈信息，定位具体代码位置。

通过这些步骤，可以有效定位导致 CPU 高使用的代码位置和原因，从而采取相应的优化措施。