如果命运是一条孤独的河流，谁会是你的灵魂摆渡人？ —— 克莱儿·麦克福尔《摆渡人》
一. 问题
while 的无限循环是否会导致 CPU 使用率飙升？
频繁的 Young GC 是否会导致 CPU 使用率飙升？
有大量线程的应用程序的 CPU 使用率高吗？
CPU 使用率高的应用程序的线程数是否很大？
处于 BLOCKED 状态的线程是否会导致 CPU 使用率飙升？
分时操作系统中的 CPU 是消耗
us(用户态)还是sy(内核态)?
二. 思考
1. 我们如何计算 CPU 使用率？
CPU% = (1 - idleTime / sysTime ) * 100
idleTime：CPU 的空闲时间sysTime：CPU 处于用户态和内核态的时间总和
2. 常见的 CPU 密集型操作有哪些？
人们常说，计算密集型程序就是 CPU 密集型的，那么，Java 应用程序中有哪些操作是计算密集型的呢？
下面列出常见 CPU 密集型操作：
频繁的 GC；如果访问量很大，可能会导致频繁的GC甚至Full GC。当调用量大时，内存分配会非常快，以至于 GC 线程会不断执行，导致 CPU 飙升。
序列化和反序列化
加密和解码
正则表达式。原因可能是Java正则表达式使用的引擎实现是NFA自动机，它会在字符匹配时进行回溯。
线程上下文切换。有很多启动的线程，这些线程的状态在 Blocked（锁等待、IO等待等）和 Running 之间不断变化，当锁争用激烈时，这种情况很容易发生。
一些线程正在执行非阻塞操作，例如
while (true)语句。如果程序中计算时间较长，可以休眠线程。
3. CPU 与 进程和线程有关吗？
现在，分时操作系统采用轮询的方式为进程调度分配时间片。如果进程正在等待或阻塞，则它不会使用 CPU 资源。线程称为轻进程，共享进程资源，因此线程调度在 CPU 中也是分时的。但是在 Java 中，我们使用 JVM 进行线程调度，所以一般来说，线程的调度有两种模式：分时调度和抢占式调度。线程和进程在阻塞或者等待时，都不会使用 CPU 资源。
三. 答案
1. while的无限循环是否导致CPU使用率飙升？
回答：是的
分析：首先，无限循环会调用CPU寄存器进行计数，这个操作会占用CPU资源。那么，如果线程一直处于死循环状态，CPU会不会切换线程呢？除非操作系统时间片到期，否则无限循环不会放弃占用的CPU资源，并且无限循环会继续向系统请求时间片，直到系统没有空闲时间做其他事情。
2. 频繁的Young GC会导致CPU使用率飙升吗？
回答：是的
分析：Young GC 本身就是 JVM 进行垃圾回收的操作，需要计算内存和调用寄存器，因此频繁的 Young GC 肯定会占用 CPU 资源。
让我们来看一个真实的案例：for 循环从数据库中查询数据集合，然后再次封装新的数据集合。如果内存不够存储，JVM 会回收不再使用的数据。因此，如果需要的存储空间很大，可能会收到 CPU 使用率警报。
3. 线程多的应用CPU使用率一定高吗？
回答：不一定
分析：如果我们通过 jstack 查看系统线程状态时线程总数很大，但处于 Runnable 和 Running 状态的线程并不多，那么 CPU 使用率不一定高。但是大多数情况下，如果线程数很大，那么常见的原因是大量线程处于 BLOCKED 和 WAITING 状态。
4. CPU 使用率高的应用程序的线程数一定大吗？
回答：不一定
分析：CPU 使用率高的关键因素是计算密集型操作。如果一个线程有大量计算，CPU使用率也可能很高，这也是一个数据脚本任务需要在大规模集群上运行的原因。
5. 处于BLOCKED状态的线程是否会导致CPU使用率飙升？
回答：不一定
分析：CPU 使用率的飙升更多是因为上下文切换或过多的可运行状态线程。处于阻塞状态的线程不一定会导致 CPU 使用率上升。
6 . CPU的us和sy值在分时操作系统中高是什么意思？
我们可以使用 top 命令查看 CPU 的 us 和 sy 的值，如下图所示：
us：用户空间占用 CPU 的百分比。简单来说，如果
us的值比较高，则是我们程序引起的，并且分析线程堆栈很容易定位有问题的线程。sy：内核空间占用 CPU 的百分比。
sy高的时候，如果是程序引起的，那么基本上是线程上下文切换引起的。
四. 经验
如何定位CPU使用率高的原因？下面简要介绍分析过程。
如果发现某个应用服务器的CPU使用率高，首先检查线程数、JVM、系统负载等参数，然后用这些参数来证明问题的原因。其次，用 jstack 打印堆栈信息，使用工具分析线程使用情况（推荐使用在线线程分析工具fastThread）。
在线线程分析工具fastThread 地址：https://fastthread.io/
下一篇文章介绍如何使用在线线程分析工具 fastThread 分析线程堆栈信息。
参考文档：
