线上发送频繁full gc如何处理? CPU 使用率过高怎么办?

IT服务圈儿 · 公众号 · · 2025-01-29 17:30

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来源丨经授权转自程序媛山楂

作者丨山楂

今天我们聊点有点“烧脑”的问题。作为程序员的我们，常常会在面试中被问到一些看似简单但又非常刁钻的问题。今天就给大家聊聊两个常见的面试题，尤其是在后台开发领域，经常会遇到的那种——

“线上发送频繁Full GC怎么办？”
“CPU使用率过高怎么办？”

这些问题看似都是运维工程师的“专利”，但实际上，作为一个程序员，你得掌握一定的系统调优技巧。否则，代码写得再好，部署上线一碰就炸，面试也没戏。

让我们从一个程序员的角度来深入分析这些问题吧！

首先， GC （垃圾回收）是Java中的一项非常重要的机制，负责管理内存的回收。Java中的堆内存会随着应用的运行不断变化，而GC的任务就是清理不再使用的对象，以释放内存。 Full GC （完全垃圾回收）是所有GC类型中最为“痛苦”的一种，因为它需要清理整个堆内存，停顿时间长、影响大。

如果线上频繁触发Full GC，不仅会影响系统性能，还可能导致请求的超时、响应变慢，甚至引发系统崩溃。所以，这个问题一旦出现，就需要我们深入分析，找出原因。

首先，得分析一下是什么原因导致Full GC频繁发生。几种常见的情况包括：

通过调整JVM参数，我们可以缓解Full GC的问题。常用的参数有：

-Xms512m   # 初始堆大小
-Xmx2g     # 最大堆大小
-Xmn512m   # 年轻代大小
-XX:+UseG1GC  # 使用G1垃圾回收器

其中，**-Xms** 和 -Xmx 用来设置堆的初始大小和最大大小。**-Xmn** 用来设置年轻代的大小。如果堆内存设置得太小，GC频繁发生；如果设置得太大，则可能导致堆的分配不均匀，反而影响性能。

G1垃圾回收器 是目前最推荐的一种GC方式，因为它能有效避免频繁的Full GC。对于较大的应用，G1能够分配内存更加精细，减少GC停顿的时间。

内存泄漏是触发频繁GC的一个重要原因。常见的内存泄漏场景包括：

如何避免内存泄漏？首先，定期使用内存分析工具（如 JVisualVM 或 MAT ）来分析堆中的对象，确保对象没有不必要的强引用。

// 检查某个对象是否被正确清理
List

另一个常见的面试题就是： CPU使用率过高 。你可以想象一下，如果你在开发一个高并发的服务，而CPU一直处于100%的高负荷状态，那系统的响应就会变得极其缓慢，甚至崩溃。

CPU占用过高的原因有很多，通常可以从以下几个方面来检查：

死循环 ：有时候程序中会不小心进入死循环，导致CPU不断地在同一个地方耗费资源。
```
while(true) {
    // 一直在执行，CPU会一直处于高负荷状态
}
```
线程竞争 ：如果多个线程争夺CPU资源，就会出现CPU占用高的情况。线程的过度上下文切换也是一个很大的问题。
代码中存在高频率计算或阻塞操作 ：比如某些算法在没有优化的情况下，需要进行大量的计算，或者某些I/O操作未做优化，导致系统资源被长时间占用。

面对高CPU使用率，最直接的方法是使用 JVM性能分析工具 。常见的工具有：

优化算法 ：在处理大量数据时，要确保算法高效，避免不必要的计算。举个例子，像排序、查找等操作如果频繁执行，可能会导致CPU占用高。我们可以考虑缓存计算结果，减少重复计算。
```
// 对数据进行排序，避免重复排序
List data = new ArrayList<>();
// 只排序一次，缓存结果
Collections.sort(data);
```
使用异步执行 ：对于高并发的场景，避免在主线程中执行耗时的操作，可以使用线程池或异步框架来处理任务。比如，使用 CompletableFuture 或 ExecutorService 来优化异步执行。
```
// 使用线程池执行异步任务
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
executor.submit(() -> {
    // 执行耗时任务
```