Windows上的Java线程CPU分析

本文将为您提供一个教程，介绍如何在Windows OS上快速查明Java线程贡献者与CPU严重问题有关。 Windows与Linux，Solaris和AIX等其他操作系统一样，使您可以在进程级别监视CPU利用率，还可以监视在进程中执行任务的单个线程。

在本教程中，我们创建了一个简单的Java程序，使您可以逐步学习该技术。

故障排除工具

本教程将在下面使用以下工具：

Windows Process Explorer （查明高CPU线程贡献者）
JVM线程转储（用于代码级别的线程关联和根本原因分析）

高CPU模拟器Java程序

下面的简单程序只是循环并创建新的String对象。这将使我们能够按线程分析执行此CPU。我建议您将其导入您选择的IDE中，例如Eclipse并从那里运行它。执行Windows计算机后，应立即观察到CPU数量的增加。

package org.ph.javaee.tool.cpu;/*** HighCPUSimulator* @author Pierre-Hugues Charbonneau* http://javaeesupportpatterns.blogspot.com**/
public class HighCPUSimulator {private final static int NB_ITERATIONS = 500000000;// ~1 KB data footprintprivate final static String DATA_PREFIX = "datadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadata
datadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatad
atadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadata
datadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadata
datadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadata
datadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadata
datadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadata
datadatadatadatadatadatadata";/*** @param args*/public static void main(String[] args) {System.out.println("HIGH CPU Simulator 1.0");System.out.println("Author: Pierre-Hugues Charbonneau");System.out.println("http://javaeesupportpatterns.blogspot.com/");try {for (int i = 0; i < NB_ITERATIONS; i++) {// Perform some String manipulations to slowdown and expose looping process...String data = DATA_PREFIX + i;                }} catch (Throwable any) {System.out.println("Unexpected Exception! " + any.getMessage()+ " [" + any + "]");}System.out.println("HighCPUSimulator done!");}}

步骤＃1 –启动流程浏览器

Process Explorer工具以可视方式动态显示CPU使用情况。这对于实时分析非常有用。如果您需要每个线程在CPU上的历史数据，则还可以将Windows perfmon与％Processor Time＆Thread Id数据计数器一起使用。您可以从下面的链接下载Process Explorer：
http://technet.microsoft.com/zh-cn/sysinternals/bb896653

在我们的示例中，您可以看到在执行示例程序之后，Eclipse javaw.exe进程现在使用了约25％的CPU利用率。

步骤＃2 –启动Process Explorer的Threads视图

下一步是显示javaw.exe进程的“线程”视图。只需右键单击javaw.exe进程，然后选择“属性”。将根据以下快照打开“线程”视图：

第一列是线程ID（十进制格式）
第二列是每个线程使用的CPU利用率％–
第三列也是另一个计数器，指示线程是否正在CPU上运行

在我们的示例中，我们可以看到罪魁祸首是使用约25％CPU的线程ID＃5996。

步骤＃3 –生成JVM线程转储

此时，Process Explorer将不再有用。目的是查明一个或多个Java线程，这些线程消耗了我们实现的大部分Java进程CPU利用率。为了进入分析的下一个层次，您将需要捕获JVM线程转储。这将使您能够将线程ID与线程堆栈跟踪相关联，从而可以查明这种处理类型正在消耗如此多的CPU。
JVM线程转储的生成可以通过几种方式完成。如果您使用的是JRockit VM，则可以按照以下示例使用jrcmd工具：

获得线程转储数据后，只需搜索线程ID并找到您感兴趣的线程堆栈跟踪。
在我们的示例中，从Eclipse触发的线程“主线程”被暴露为主要罪魁祸首，而这正是我们想要演示的。

Main Thread id=1 idx=0x4 tid=5996 prio=5 alive, native_blockedat org/ph/javaee/tool/cpu/HighCPUSimulator.main(HighCPUSimulator.java:31)at jrockit/vm/RNI.c2java(IIIII)V(Native Method)-- end of trace

步骤＃4 –分析罪魁祸首的线程堆栈跟踪并确定根本原因

此时，您应该具备进行根本原因分析所需的一切。您将需要检查每个线程堆栈跟踪，并确定要处理的问题类型。最后一步通常是您将花费大部分时间的地方，问题可能很简单（例如无限循环），也可能很复杂（例如与垃圾回收相关的问题）。

在我们的示例中，线程转储确实揭示了CPU的高CPU数量来自第31行附近的示例Java程序。正如所料，它确实揭示了我们为本教程专门设计的循环条件。

for (int i = 0; i < NB_ITERATIONS; i++) {// Perform some String manipulations to slowdown and expose looping process...String data = DATA_PREFIX + i;                }

我希望本教程可以帮助您了解如何分析和帮助查明Windows OS上Java CPU问题的根本原因。请继续关注更多更新，下一篇文章将为您提供Java CPU故障排除指南，包括如何处理最后的分析步骤以及常见问题模式。

参考： Java EE支持模式和Java教程博客中的JCG合作伙伴 Pierre-Hugues Charbonneau在Windows上的Java线程CPU分析。