Java经典面试解析：服务器卡顿、CPU飙升、接口负载剧增

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-10-15 23:44 32阅读 0赞

**线上服务器CPU飙升，如何定位到Java代码**

**解决这个问题的关键是要找到Java代码的位置。**下面分享一下排查思路，以CentOS为例，总结为4步。

第1步，使用top命令找到占用CPU高的进程。

第2步，使用ps –mp命令找到进程下占用CPU高的线程ID。

第3步，使用printf命令将线程ID转换成十六进制数。

第4步，使用jstack命令输出线程运行状态的日志信息。

下面详细介绍每一步的操作。

**第1步，在使用top****命令**之后，可以看到一个列表，其中包含PID（进程ID）、USER（操作用户）、CPU占用率、内存占用率、TIME+（运行时间）、COMMAND（运行命令）等信息。一般默认按CPU占用率从上到下降序排列，如下图所示。

![c53b9ef4117973a1d3ce55d355f2d789.png][]

我们找到COMMAND列是java的这一行，说明这个程序就是用Java编写的。然后，用记事本记下这一行的PID，也就是进程ID。

**第2步，使用ps** **-mp命令**，输出这个PID下面的线程运行情况列表，如下图所示。

![图片][4dc1ac36d95c88a3ef7df16e0d9fa155.png]

在这个列表中包含了几个关键字段，比如CPU占用率、TID（线程ID）、TIME（运行时间）等。在这个列表中找到CPU占用最高的线程，记下TID，也就是线程ID。

前面记下的TID是一个十进制数，不能直接使用，需要转化为十六进制数。

**第3步，使用 p****rintf 命令**将TID转换为十六进制数，如下图所示。

![图片][8422e4fd6a4151e0f6392c1794109413.png]

这样就得到了真正占用CPU过高的线程ID。

**第4步，使用jstack命令**输出线程的具体运行日志，如下图所示。

![图片][affb6d245e2e69933f86b4637221b814.png]

jstack有3个参数，第1个参数是前面记下的 PID，之后加上 grep，紧跟着是转成十六进制数的TID，最后加上 –A和一个数字，这个数字表示输出日志的行数，至此就可以直接打印出具体的异常信息了。

如果日志信息比较多，异常内容比较复杂，则可以把这些异常信息输出到一个 txt文件中，慢慢分析。只需要在 jstack命令的最后追加 txt 文件名就可以了。

jstack PID | grep TID -A60 >> error_log.txt

**面试点评：**从这个问题来看，面试官主要考查求职者的实操能力，以及解决问题的思路。如果求职者没有实操过，但是知道导致 CPU 飙升的原因，并说出解决思路，那么通过面试是没问题的。

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**0****2**

**生产环境服务器变慢，如何诊断处理**

生产环境服务器变慢主要涉及3个维度：**CPU利用率、磁盘I/O效率、内存瓶颈。**

**1. CPU利用率**

CPU利用率过高或者CPU利用率过低，都会影响程序的处理效率。CPU利用率过高，说明当前服务器要处理的指令比较多，当CPU忙不过来的时候，指令的运行效率自然就会下降，用户的感受就是程序响应变慢了。

针对这个问题，我们可以**使用top命令查询当前系统中占用CPU过高的进程，并定位到这个进程中比较活跃的线程。再通过jstack命令打印当前虚拟机的线程快照，根据快照日志排查问题代码。**

如果CPU利用率过低，则说明程序资源使用不够，可以增加线程数量提升程序性能。

**2. 磁盘I/O效率**

在程序运行过程中会直接或者间接涉及一些与磁盘I/O相关的操作，比如程序直接读/写磁盘或者程序依赖的第三方组件对磁盘进行持久化存储，此时磁盘I/O效率就会对程序运行效率产生影响。

针对这种情况可以使用iostat命令查看，如果磁盘负载较高，可以针对性地进行优化。比如，**借助缓存系统，减少磁盘I/O次数；用顺序写替代随机写入，减少寻址开销；使用mmap替代read/write，减少内存拷贝次数。**另外，磁盘I/O效率可以通过CPU与负载的非线性关系体现出来。当负载增大时，系统吞吐量不能有效增大，CPU不能线性增长，则很可能是磁盘I/O出现阻塞。

**3. 内存瓶颈**

内存作为一块临时存储数据的组件，所有CPU运行的指令都需要从内存中去读/写。内存的合理使用可以减少应用和磁盘的I/O频率，减少网络I/O的频率，极大地提升I/O性能。

**JVM对内存的合理分配，能够避免频繁的YGC和FULL GC。**当内存使用率较高时，可以用dump命令查出JVM堆内存，用MAT工具进行分析，查出大对象或者占用内存最多的对象，以及排查是否存在内存泄漏的问题。如果用 dump 命令查出的堆内存文件正常，则可以考虑是堆外内存被大量使用导致出现问题，此时需要借助操作系统的pmap命令查出进程的内存分配情况。如果CPU和内存使用率都很正常，那么就需要进一步开启GC日志，分析用户线程暂停的时间、各部分内存区域GC次数和时间等指标，这里可以借助jstat命令或可视化工具GCEasy等。如果问题出在GC上，则考虑是不是内存不足，然后根据垃圾对象的特点进行参数调优，使用更适合的垃圾收集器，用jstack命令分析各个线程的状态。如果问题比较隐蔽，则考虑是否开启JMX，使用 visualmv 等可视化工具进行远程监控与分析。

**面试点评：**这个问题涉及的知识面比较多，如果只是站在求职者的角度来分析，则可以这样回答。如果你没有实际解决过类似问题，则可以说一下自己的思路，只要大体思路和方向是对的，那么在遇到类似问题的时候，可以利用网络上的资料去逐步尝试解决。

**0****3**

**线上接口负载剧增，快扛不住了，你的首选方案是什么**

遇到这样的问题，**我们的第一反应应该是增加缓存。**因为，增加缓存是解决系统性能问题最快速、最高效的方案，它能够快速提升系统的线性吞吐量，效果也最为明显。这就相当于是用空间来换取时间。曾经有人说过，**缓存是解决性能问题的万金油，哪里存在性能瓶颈，就往哪里加缓存。**

但是程序都已经上线了，增加缓存还来得及吗？因为在增加缓存时需要改代码，所以，临时解决方案就是增加节点。随后，将程序紧急部署到新的节点上，在流量入口增加限流和分发。但是增加节点自然会增加成本，所以增加缓存才是最优的解决方案。

缓存的设计思想在架构设计中十分常见。比如我们每天用的操作系统，不管是Windows、Linux，还是Mac OS都有系统缓存、用户缓存。磁盘有磁盘缓存区、CPU有CPU缓存区。再比如，在我们常用的经典框架中，也经常使用到缓存，Spring有IoC缓存，MyBatis有一级缓存、二级缓存。在架构设计中，可以说缓存无处不在。

因此，当并发量过高扛不住的时候，可以优先采用缓存来缓解负载压力。**比如将读取频繁的数据写到缓存中，将动态页面静态化。在加上缓存之后，如果负载压力依然过大，则再考虑增加限流策略，比如消息队列；如果在增加限流后还是压力过大，则再考虑增加服务器节点。**

**面试点评：**这个问题考查的是求职者的临场应变能力，有相关经验的程序员回答这个问题并不困难。在回答这个问题的时候，可以分两种情况：一种是临时解决方案，就是加服务器；另一种就是增加缓存，但是涉及修改代码，会增加程序不稳定的风险。

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**亲爱的程序员求职者们，相信你们一定深有体会，求职面试这条路有多难走。**

Java基础知识，多线程，并发编程，集合原理，JVM原理……啊！别跟我提这些！面试官一下子拿着这些知识点就冲你扔过来，还有那魔幻的Java框架，你要是不懂Spring全家桶、Dubbo、Netty、MyBatis等，就别想踏进这个行业的大门。没错，Java领域可是卷得一塌糊涂啊。

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