Java Profiling

Diagnose der hohen CPU-Auslastung in Java-Anwendungen

Java-Anwendungen sind aufgrund ihrer Leistung und Skalierbarkeit weit verbreitet, können jedoch manchmal unerwartetes Verhalten zeigen, wie z. B. übermäßigen CPU-Zeitverbrauch ohne erkennbare Aktivität. Wenn Sie die Java-API eines Anbieters aufrufen und feststellen, dass die Java Virtual Machine (JVM) in einem Zustand hoher CPU-Auslastung feststeckt, kann dies frustrierend und herausfordernd sein. Dieser Beitrag untersucht effektive Techniken, die Ihnen helfen, herauszufinden, was Ihre Java-Anwendung tut, wenn sie anscheinend in einem “Spin-Wait”-Zustand ist.

Das Problem: Verständnis der CPU-Auslastung

In Ihrem Szenario können Sie mit einem Problem der hohen CPU-Auslastung konfrontiert sein, wenn Sie eine spezifische Methode aus der Java-API eines Anbieters aufrufen. Wenn dies geschieht, scheint die Anwendung beschäftigt zu sein, ohne klare Aufgaben zu haben, und es kann von Umgebung zu Umgebung unterschiedlich sein, was die Komplexität erhöht.

Ein praktisches Beispiel:

  • Auf bestimmten Servern, nach dem Einloggen in die API, steigt die CPU-Auslastung auf 100% und die Anwendung polled weiterhin, ohne nützliche Arbeit zu verrichten.
  • Trotz des Problems reproduzieren einige Server mit ähnlichen Konfigurationen dieses Verhalten nicht.

Die Lösung: Profiling- und Überwachungstechniken

Um dieses Problem wirksam zu beheben, können Sie integrierte Java-Tools wie JConsole und VisualVM verwenden. Diese Tools ermöglichen es Ihnen, Ihre laufenden Java-Anwendungen zu überwachen und zu profilieren, was es einfacher macht, Probleme mit der CPU-Auslastung zu verstehen.

1. Verwendung von JConsole

JConsole ist ein benutzerfreundliches Überwachungstool, das im Java Development Kit (JDK) enthalten ist. Es verbindet sich mit Ihrer Java-Anwendung und bietet Einblicke in deren Leistung.

  • Einrichtung:

    • Stellen Sie sicher, dass Sie Java 5 oder höher verwenden.
    • Starten Sie JConsole, indem Sie jconsole in der Eingabeaufforderung ausführen.

  • Worauf Sie achten sollten:

    • Sobald Sie verbunden sind, können Sie alle laufenden Threads sehen und verstehen, welche Threads die meisten Ressourcen verbrauchen.
    • Achten Sie auf Threads im “WAIT”-Zustand und überprüfen Sie, ob Threads feststecken oder übermäßig schleifen.

Diese Methode half einem Benutzer erfolgreich dabei, festzustellen, dass das API-JAR des Anbieters, mit dem sie arbeiteten, falsch mit der Datenbank konfiguriert war, was zu einer hohen CPU-Auslastung führte, da unnötige Tracing- und Überwachungsfunktionen aktiviert wurden.

2. Verwendung von JStack für Thread Dumps

Zusätzlich zu JConsole können Sie jstack verwenden, um einen Thread-Dump der aktiven Threads Ihrer Anwendung zu erhalten. Dies kann detaillierte Informationen darüber liefern, was jeder Thread zu einem bestimmten Zeitpunkt tut.

  • So verwenden Sie es:

    • Führen Sie jstack <PID> aus, wobei <PID> die Prozess-ID Ihrer Java-Anwendung ist.

  • Vorteile:

    • Es ermöglicht Ihnen zu sehen, welche Methoden derzeit von jedem Thread ausgeführt werden, was es einfacher macht, den Thread zu identifizieren, der die hohe CPU-Auslastung verursacht.

3. VisualVM: Ein umfassenderes Analysetool

Für eine eingehendere Analyse können Sie VisualVM verwenden, ein Profiler-Tool, das seit Java 6 Update 7 enthalten ist.

  • Zugriff:

    • Starten Sie es, indem Sie jvisualvm in der Eingabeaufforderung ausführen.

  • Funktionen:

    • VisualVM bietet Einblicke in die Speichernutzung, CPU-Profiling und ermöglicht es Ihnen, die Leistungskennzahlen Ihrer Anwendung im Laufe der Zeit zu überwachen.
    • Sie können es an Ihre laufende Anwendung anhängen und verschiedene Threads, Speicherlecks und andere Leistungsengpässe untersuchen.

4. Erforschen alternativer Profiler

Während JConsole und VisualVM leistungsstarke Tools sind, sollten Sie auch in Betracht ziehen, mit anderen Profilern zu experimentieren, um umfassendere Einblicke zu gewinnen:

  • JProfiler: Obwohl JProfiler ein kostenpflichtiges Tool ist, bietet es robuste Profiling-Funktionen, die die Investition wert sein könnten, wenn Sie häufig mit Leistungsanalysen zu tun haben.
  • Open-Source-Optionen: Es gibt zahlreiche Open-Source-Profiler, die Funktionen vergleichen und wesentliche Leistungseinblicke bieten können.

Fazit: Handeln

Nachdem Sie diese Inspektionen durchgeführt haben, können Sie fundierte Entscheidungen zur Behebung der hohen CPU-Auslastung treffen. In unserem Beispiel löste der Wechsel des API-JAR die Fehlkonfiguration, was die Leistung erheblich verbesserte.

Indem Sie wissen, wie Sie Ihre Java-Anwendungen effektiv überwachen können, können Sie Probleme schnell diagnostizieren, die Leistung optimieren und letztendlich Ihren Endbenutzern ein reibungsloseres Erlebnis bieten.

Denken Sie immer daran, Ihre Tools auf die neueste Version zu aktualisieren und kontinuierlich neue Techniken zur Leistungsüberwachung zu erkunden, um potenziellen Problemen zuvorzukommen.

Für weiterführende Informationen werfen Sie einen Blick auf die Dokumentation von JConsole und VisualVM.