Java线上应用故障排查之一：高CPU占用

一个应用占用CPU很高，除了确实是计算密集型应用之外，通常原因都是出现了死循环。

以我们最近出现的一个实际故障为例，介绍怎么定位和解决这类问题。

根据top命令，发现PID为28555的Java进程占用CPU高达200%，出现故障。

通过ps aux | grep PID命令，可以进一步确定是tomcat进程出现了问题。但是，怎么定位到具体线程或者代码呢？

首先显示线程列表:

ps -mp pid -o THREAD,tid,time

找到了耗时最高的线程28802，占用CPU时间快两个小时了！

其次将需要的线程ID转换为16进制格式：

printf "%x\n" tid

最后打印线程的堆栈信息：

jstack pid |grep tid -A 30

找到出现问题的代码了！

现在来分析下具体的代码：ShortSocketIO.readBytes(ShortSocketIO.java:106)

ShortSocketIO是应用封装的一个用短连接Socket通信的工具类。readBytes函数的代码如下：

public byte[] readBytes(int length) throws IOException {

if ((this.socket == null) || (!this.socket.isConnected())) {

throw new IOException("++++ attempting to read from closed socket");

}

byte[] result = null;

ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();

if (this.recIndex >= length) {

bos.write(this.recBuf, 0, length);

byte[] newBuf = new byte[this.recBufSize];

if (this.recIndex > length) {

System.arraycopy(this.recBuf, length, newBuf, 0, this.recIndex - length);

}

this.recBuf = newBuf;

this.recIndex -= length;

} else {

int totalread = length;

if (this.recIndex > 0) {

totalread -= this.recIndex;

bos.write(this.recBuf, 0, this.recIndex);

this.recBuf = new byte[this.recBufSize];

this.recIndex = 0;

}

int readCount = 0;

while (totalread > 0) {

if ((readCount = this.in.read(this.recBuf)) > 0) {

if (totalread > readCount) {

bos.write(this.recBuf, 0, readCount);

this.recBuf = new byte[this.recBufSize];

this.recIndex = 0;

} else {

bos.write(this.recBuf, 0, totalread);

byte[] newBuf = new byte[this.recBufSize];

System.arraycopy(this.recBuf, totalread, newBuf, 0, readCount - totalread);

this.recBuf = newBuf;

this.recIndex = (readCount - totalread);

}

totalread -= readCount;

}

}

}

问题就出在标红的代码部分。如果this.in.read()返回的数据小于等于0时，循环就一直进行下去了。而这种情况在网络拥塞的时候是可能发生的。

至于具体怎么修改就看业务逻辑应该怎么对待这种特殊情况了。

最后，总结下排查CPU故障的方法和技巧有哪些：

1、top命令：Linux命令。可以查看实时的CPU使用情况。也可以查看最近一段时间的CPU使用情况。

2、PS命令：Linux命令。强大的进程状态监控命令。可以查看进程以及进程中线程的当前CPU使用情况。属于当前状态的采样数据。

3、jstack：Java提供的命令。可以查看某个进程的当前线程栈运行情况。根据这个命令的输出可以定位某个进程的所有线程的当前运行状态、运行代码，以及是否死锁等等。

4、pstack：Linux命令。可以查看某个进程的当前线程栈运行情况。