Java 线上问题排查（尤其是高 CPU 问题）的标准流 

top 命令：发现 Java 进程 CPU 占用 100%。

ps -ef | grep java 或 jps 找到 Java 进程 ID。

top -Hp <pid>：查看该进程中哪些线程占用 CPU 高。

printf "%x\n" <thread_id>：将线程 ID 转为 16 进制。

jstack <pid> | grep -A 20 <nid>：导出线程栈，定位到高 CPU 的线程正在执行什么代码。

以上几个命令是 Java 线上问题排查（尤其是高 CPU 问题）的标准流程，也是面试中经常被问到的“如何排查 CPU 100% 的问题”的核心操作步骤。

下面我将 逐条详细解释每个命令的作用、使用方式、输出含义，以及它们是如何串联起来定位问题的，帮你不仅会用，还能在面试中清晰、专业地表达出来。

一、整体排查思路回顾（先有个大局观）

当线上 Java 服务出现 CPU 使用率飙高（比如 100%），我们想知道：

是哪个进程？哪个线程？在跑什么代码？为什么会一直占用 CPU？

那么典型的排查路径是：

  1. 找到高 CPU 的 Java 进程
  2. 找到该进程中哪个线程占用 CPU 高
  3. 把线程号转为 16 进制（因为 jstack 中的线程 ID 是 16 进制的）
  4. 用 jstack 导出线程栈，找到对应线程正在执行的代码

下面我们逐步详解每一步。

二、步骤 1：top 命令 → 发现 Java 进程 CPU 占用 100%

🔧 命令：

top

📌 作用：

top 是 Linux 下最常用的 实时系统监控工具，可以看到：

  • 整个机器的 CPU、内存使用情况
  • 每个 进程的 CPU 占用率、内存占用、运行时间、进程ID（PID）等

🧠 重点关注：

  • %CPU 列：看哪个进程的 CPU 使用率特别高，比如接近 100%
  • PID 列：记下那个高 CPU 进程的进程号（就是 Java 进程的 pid）
  • 一般 Java 应用会显示进程名如 java 或者你打包的名称（比如 your-app.jar）

🖥️ 示例输出（简化）：

PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
12345 appuser   20   0 10.1g   4.2g  12345 S  99.9  5.6   10:20.12 java

👉 这里 PID=12345 的 java 进程 CPU 使用率是 99.9%，基本就是它了！

三、步骤 2：ps -ef | grep java 或 jps → 找到 Java 进程 ID

这一步其实和 top 可能有点重叠，因为 top 已经能让你看到 Java 进程 PID 了，但有时你可能需要 进一步确认是哪个 Java 应用，或者你忘记了刚才 top 里的 PID，那可以用：

方式一：ps -ef | grep java

🔧 命令：

ps -ef | grep java

📌 作用：

列出所有含有 java 的进程，包括启动命令、参数等，适合查看具体是哪个 Java 应用在运行。

🖥️ 示例输出：

appuser  12345  1  5 10:00 ?        00:10:20 /usr/bin/java -jar your-app.jar
appuser  12346  1  0 10:01 ?        00:00:01 /usr/bin/java -jar another-app.jar

👉 找到那个你怀疑的 Java 进程，比如 PID = 12345

方式二：jps（更轻量，只列出 Java 进程）

🔧 命令：

jps -l

📌 作用：

jps（Java Virtual Machine Process Status Tool）是 JDK 自带工具，只列出当前用户下的 Java 进程及其主类或 jar 包名，更加清晰明了。

🖥️ 示例输出：

12345 your-app.jar
12346 another-tool.jar

👉 很直观，能看到 PID 12345 运行的是 your-app.jar，基本可以确定问题进程。

四、步骤 3：top -Hp <pid> → 查看该进程中的高 CPU 线程

你已经知道是哪个 Java 进程（比如 PID=12345）CPU 特别高，但一个 Java 进程里往往有多个线程，其中可能只有一个或几个线程在疯狂占用 CPU。

🔧 命令：

top -Hp 12345

注意：把 12345 替换成你实际的 Java 进程 PID。

📌 作用：

top -Hp 是 查看某个进程中各个线程的 CPU 使用情况，可以精确到线程级别。

🧠 重点关注：

  • PID：仍然是进程号，这里是你刚才的大 PID（比如 12345）
  • SPID（或 TID）：线程号（Thread ID），这是我们要找的！
  • %CPU：看哪个线程占用 CPU 最高

🖥️ 示例输出（简化）：

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ THREAD
12345 appuser   20   0 10.1g   4.2g  12345 R  45.0  5.6   00:10.20 12346
12345 appuser   20   0 10.1g   4.2g  12345 R  35.0  5.6   00:09.45 12347
12345 appuser   20   0 10.1g   4.2g  12345 S  10.0  5.6   00:00.10 12348

👉 假设线程号为 12346 的线程占用了 45% 的 CPU，它可能就是罪魁祸首！

记住这个线程号（比如 12346），下一步要把它转成 16 进制！

五、步骤 4：printf "%x\n" <thread_id> → 将线程号转为 16 进制

Java 的线程栈（比如通过 jstack 查看的）里，线程 ID（nid）是用 16 进制表示的，而 top -Hp 给出的是 10 进制的线程号，所以我们需要转换。

🔧 命令：

printf "%x\n" 12346

📌 作用：

将 10 进制的线程号（比如 12346）转为 16 进制，用于在 jstack 中匹配线程。

🖥️ 示例输出：

303a

👉 这个 303a 就是线程 ID（nid）的 16 进制表示，你一会要在 jstack 里找这个值。

小技巧：如果线程号是 12345，那 16 进制可能是 3039；如果是 12346，就是 303a。

六、步骤 5：jstack <pid> | grep -A 20 <nid> → 导出线程栈，定位问题代码

现在，你已经知道：

  • Java 进程 PID = 12345
  • 高 CPU 线程 SPID（TID）= 12346
  • 对应的 16 进制线程号 nid = 303a

接下来，我们用 jstack 导出该 Java 进程的所有线程栈，然后找出这个线程正在执行什么代码。

🔧 命令：

jstack 12345 | grep -A 20 303a

把 12345 换成你的 Java 进程 PID，303a 换成你的线程 nid（16 进制线程号）

📌 作用：

  • jstack <pid>：导出该 Java 进程所有线程的调用栈（stack trace）
  • grep -A 20 303a：找出包含该线程 ID 的那一行，并显示之后的 20 行（一般足够看到线程正在执行的代码）

🧠 你会看到类似这样的输出：

"pool-1-thread-1" #12 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f8c1a1b8000 nid=0x303a runnable [0x00007f8c0bfff000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
        at com.fasterxml.jackson.core.JsonGenerator.writeString(JsonGenerator.java:...)
        at com.fasterxml.jackson.databind.ser.std.StringSerializer.serialize(...)
        at com.fasterxml.jackson.databind.ser.BeanPropertyWriter.serializeAsField(...)
        at com.fasterxml.jackson.databind.ser.std.BeanSerializerBase.serializeFields(...)
        at com.fasterxml.jackson.databind.ser.BeanSerializer.serialize(...)
        at com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper._writeValue(...)
        at com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper.writeValueAsString(...)
        at com.your.package.YourClass.serializeObject(YourClass.java:42)
        at com.your.package.YourTask.run(YourTask.java:18)
        ...

👉 从这里你就看到了：

  • 线程名可能是 "pool-1-thread-1"（线程池里的某个线程）
  • 线程状态是 RUNNABLE，说明它正在执行
  • 最重要的是，调用栈显示它正在执行某个 对象序列化方法（比如 Jackson 的 writeValueAsString），并且定位到了你自己的代码，比如 YourClass.java:42

🎯 恭喜，你成功定位到了是哪段代码在疯狂消耗 CPU！

✅ 总结：完整排查链条（面试回答可用）

  1. 首先通过 top 命令发现某个 Java 进程的 CPU 使用率接近 100%；
  2. 用 ps -ef | grep java 或 jps -l 找到该 Java 进程的 PID；
  3. 用 top -Hp <pid> 查看该进程中各个线程的 CPU 使用情况，找到占用高的线程（比如 SPID=12346）；
  4. 用 printf "%x\n" 12346 将线程号转为 16 进制（比如 nid=303a），因为 jstack 中线程是用 16 进制表示的；
  5. 最后用 jstack <pid> | grep -A 20 303a 导出该线程的调用栈，定位到是哪段代码（比如频繁序列化）导致的高 CPU。

🧠 面试加分提示

  • 你可以补充说：“为了更高效排查，我后来还学会了使用 Arthas 的 thread -n 3 直接列出最忙的几个线程，或者用 thread <nid> 直接查看某个线程的栈，比 jstack + grep 更方便。”
  • 如果你用过 async-profiler、JProfiler、VisualVM 等工具，也可以提一下，它们可以做更深入的性能分析，包括热点方法、CPU 采样等。

如你感兴趣，我还可以给你演示如何用 Arthas 快速定位高 CPU 线程，或者如何对这类问题做 监控与预防，欢迎继续提问！ 😊

posted on 2025-09-17 13:41  ~码铃薯~  阅读(45)  评论(0)    收藏  举报

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