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实战案例：排查 Java 应用 CPU 飙高问题

一、问题背景

某公司的线上业务系统基于 Java 开发，采用 Spring Boot 框架搭建，部署在 Linux 服务器上。近期，运维人员发现该系统所在服务器的 CPU 使用率持续维持在 90% 以上，导致系统响应缓慢，部分业务请求出现超时现象，严重影响了业务的正常运行。

二、排查过程

（一）初步定位高 CPU 进程

运维人员首先使用 top 命令查看系统中各个进程的资源占用情况：

top

在 top 输出结果中，按 P 键按照 CPU 使用率进行排序，发现一个名为 java -jar myapp.jar 的进程 CPU 使用率高达 95%，确定该 Java 应用程序是导致 CPU 飙高的罪魁祸首。记录下该进程的 PID（假设为 1234）。

（二）获取该进程内占用 CPU 高的线程

为了进一步定位 Java 应用内部哪个线程占用 CPU 过高，使用 top -Hp <PID> 命令查看该 Java 进程内各个线程的 CPU 占用情况：

top -Hp 1234

在输出结果中，同样按 P 键排序，找到 CPU 使用率最高的线程 ID（假设为 1235）。

（三）将线程 ID 转换为 16 进制

由于 Java 线程栈信息中线程 ID 是 16 进制表示的，所以需要将十进制的线程 ID 转换为 16 进制。可以使用 printf 命令进行转换：

printf "%x\n" 1235

输出结果为 4d3，这就是该线程在 Java 线程栈信息中的表示。

（四）获取 Java 进程的线程栈信息

使用 jstack 命令获取 Java 进程的线程栈信息，并将其保存到文件中：

jstack 1234 > thread_dump.txt

（五）定位问题代码

在 thread_dump.txt 文件中，使用 grep 命令查找之前转换得到的 16 进制线程 ID：

grep '0x4d3' thread_dump.txt -A 30

在输出结果中，可以看到该线程正在执行的代码栈信息，如下所示：

"Thread-1" #12 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f8c840a3000 nid=0x4d3 runnable [0x00007f8c7b6fa000]java.lang.Thread.State: RUNNABLEat com.example.myapp.service.MyService.doSomething(MyService.java:56)at com.example.myapp.controller.MyController.handleRequest(MyController.java:32)at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor12.invoke(Unknown Source)at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)...

从上述信息可以看出，问题出在 com.example.myapp.service.MyService 类的 doSomething 方法的第 56 行。

（六）代码审查与问题分析

开发人员对 MyService.java 文件的第 56 行代码进行审查，发现代码中存在一个死循环：

public class MyService {public void doSomething() {while (true) {// 一些无意义的计算int result = 1 + 1;}}
}

这个死循环导致线程一直在执行计算操作，从而使 CPU 使用率持续居高不下。

三、解决方案

开发人员对代码进行修改，添加了正确的终止条件：

public class MyService {private boolean shouldContinue = true;public void doSomething() {while (shouldContinue) {// 一些有意义的业务逻辑int result = 1 + 1;if (/* 满足某个条件 */) {shouldContinue = false;}}}
}

修改完成后，将新的代码部署到生产环境，服务器的 CPU 使用率恢复到正常水平，系统响应也恢复正常。

四、总结与反思

通过本次排查，我们深刻认识到代码逻辑错误对系统性能的严重影响。在开发过程中，应该加强代码审查和测试，避免出现死循环、递归调用过深等问题。同时，运维人员要熟练掌握系统监控和排查工具，以便在出现问题时能够快速定位和解决问题。