整理一下：遇到的Java服务故障问题及排查方案

冷不防 2022-11-14 07:54 415阅读 0赞

## 常见问题 1：`CPU 利用率高`问题 ##

CPU 使用率是衡量系统繁忙程度的重要指标，一般情况下单纯的 CPU 高并没有问题，它代表系统正在不断的处理我们的任务，但是如果 CPU 过高，导致任务处理不过来，这个是非常危险需要关注的。

CPU 使用率的安全值没有一个标准值，取决于你的系统是计算密集型还是 IO 密集型，一般计算密集型应用 CPU 使用率偏高 load 偏低，IO 密集型相反。

#### 问题原因: ####

**1、频繁 FullGC/YongGC**

如何排查：

*  查看 gc 日志；
 *  `jstat -gcutil pid` 查看内存使用和 gc 情况。

**2 、代码消耗，如死循环，md5 等内存态操作**

如何排查：

（1）arthas ([已开源][Link 1])  
thread -n 5 查看 CPU 使用率最高的前 5 个线程进行分析

（2）jstack 查找

*  `ps -ef | grep java` 找到 Java 进程 id；
 *  `top -Hp pid` 找到使用 CPU 最高的线程；
 *  `printf ‘0x%x’ tid` 将线程 id 转化 16 进制；
 *  `jstack pid | grep tid` 找到线程堆栈；
 *  备注：输入 “`1`” 可查看每个 CPU 的情况，之前有团队遇到单个 CPU 被中间件绑定导致 CPU 飚高的情况。

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## 常见问题 2：`load`高问题 ##

load 指`单位时间内活跃进程数`，包含：

*  运行态线程：执行`Thread.start` 进入 `runnable` 等待 CPU 调度，如果 CPU 很忙会导致 runnable 进程数增加;
 *  不可中断态线程：不可中断态主要包含`网络 IO`、`磁盘 IO` 以及`内核态的锁(如 synchronized)`等。

#### 问题原因: ####

**1、 CPU 利用率高，运行态线程数多；**

排查方法见常见问题一

**2、 iowait，等待 IO**

如何排查：

*  `vmstat` 查看 `blocked` 进程状况;
 *  `jstack -l pid | grep BLOCKED` 查看阻塞态线程堆栈;

**3、等待内核态锁，如 `synchronized`**

如何排查：

*  `jstack -l pid | grep BLOCKED` 查看阻塞态线程堆栈；
 *  `profiler dump` 线程栈，分析线程持锁情况；
 *  分析是否出现死锁。（参考文章：[并发编程中的死锁定位排查][Link 2]）

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## 常见问题 3：`持续 FullGC`问题 ##

在了解 FullGC 原因之前，简单回顾下 jvm 的内存相关知识：

#### 一、普通对象生命周期： ####

*  新 `new` 的对象放在 `Eden` 区，当 `Eden` 区满之后进行一次 `MinorGC`，并将存活的对象放入 `S0`;
 *  当下一次 `Eden` 区满的时候，再次进行 `MinorGC`，并将`Eden中存活的对象`和 `S0的对象`放入 `S1`(`S0` 和 `S1` 始终有一个是空的)；
 *  依次循环前两个步骤，知道`S0/S1`中对象的年龄满足，移动到`old区（老年代）`；
 *  直到 `old 区`快满进行 `FullGC`。（`通常老年代的GC都是伴随FullGc进行的`）。

#### 二、永久代 与 元数据空间 ####

jdk1.7 之前 `Java 类信息、常量池、静态变量`存储在 `Perm 永久代`，`类的原数据`和`静态变量`在类加载的时候放入 `Perm 区`，类卸载的时候清理；  
在 1.8 中，`MetaSpace` 代替 `Perm` 区，使用本地内存，`常量池和静态变量`放入堆区，一定程度上解决了在`运行时生成或加载大量类`造成的 `FullGC`，如反射、代理、groovy 等。

#### 三、回收算法 ####

年轻代常用 ：`复制算法`。  
老年代常用 ：`标记-清除`、`标记-压缩`。

#### 四、关键常用参数 ####

`CMSInitiatingOccupancyFraction` 表示老年代使用率达到多少时进行 `FullGC`; `UseCMSCompactAtFullCollection` 表示在进行 `FullGC` 之后进行老年代内存整理，避免产生内存碎片。

#### 五、持续 FullGC问题原因 ####

###### 1、`prommotion failed`：从 S 区晋升的对象在老年代也放不下导致 FullGC。以下是导致`prommotion failed`的原因： ######

**原因1**：survivor 区太小，对象过早进入老年代。

如何排查：

*  jstat -gcutil pid 1000 观察内存运行情况;
 *  jinfo pid 查看 SurvivorRatio 参数;

**原因2**：大对象分配，没有足够的内存。

如何排查：

*  日志查找关键字 “`allocating large`”;
 *  `profiler` 查看内存概况大对象分布;

**原因3**：old 区存在大量对象。

如何排查：

*  实例数量前十的类：`jmap -histo pid | sort -n -r -k 2 | head -10` ;
 *  实例容量前十的类:`jmap -histo pid | sort -n -r -k 3 | head -10`;
 *  dump 堆，profiler 分析对象占用情况;

###### 2、concurrent mode failed：在 CMS GC 过程中业务线程将对象放入老年代(并发收集的特点)内存不足。原因如下: ######

**原因1**：`fgc触发比例`过大，导致`老年代占用过多`，并发收集时`用户线程持续产生对象`导致达到`触发 FGC 比例`。

如何排查：

*  `jinfo` 查看 `CMSInitiatingOccupancyFraction` 参数，一般 `70~80` 即可 ；

**原因2**：老年代存在内存碎片。

如何排查：

*  `jinfo` 查看 `UseCMSCompactAtFullCollection` 参数，配置成在 `FullGC` 后整理内存。

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## 常见问题 4：`线程池满`问题 ##

Java 线程池以有界队列的线程池为例，当新任务提交时，如果运行的线程少于 `corePoolSize`，则创建新线程来处理请求。如果正在运行的线程数等于 `corePoolSize` 时，则新任务被添加到`队列中`，直到队列满。当队列满了后，会继续开辟新线程来处理任务，但不超过 `maximumPoolSize`。当任务`队列满了并且已开辟了最大线程数`，此时又来了新任务，`ThreadPoolExecutor` 会拒绝服务。

#### 问题原因: ####

###### 1、下游 响应时间（RT）高，`超时时间`不合理导致 ######

如何排查：借助skywalking等三方监控进行监控和调整。

###### 2、数据库`慢 sql` 或者`数据库死锁`导致 ######

如何排查：

*  日志查询关键字 “Deadlock found when trying to get lock” ；
 *  `Jstack`查看阻塞态线程；

###### 3、Java 代码死锁 ######

如何排查：

*  `jstack l pid | grep -i E 'BLOCKED | deadlock'` ；
 *  dump thread 通过 `zprofiler` 分析阻塞线程和持锁情况；

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## 常见问题 5：`NoSuchMethodException`异常 ##

#### 问题原因 ####