性能调优与问题排查

在高并发场景下，性能调优和问题排查是确保系统稳定性和高效运行的关键。

线程池调优

如何设置合理的线程池参数。

1. 核心线程数（corePoolSize）：
   • 根据任务类型和系统资源设置。
   • CPU 密集型任务：核心线程数 ≈ CPU 核心数。
   • I/O 密集型任务：核心线程数 ≈ CPU 核心数 × (1 + 平均等待时间 / 平均计算时间)。
2. 最大线程数（maximumPoolSize）：
   • 根据系统负载和任务特性设置。
   • 通常设置为核心线程数的 2~4 倍。
3. 队列类型（workQueue）：
   • 有界队列（如 ArrayBlockingQueue）：适合任务量可控的场景。
   • 无界队列（如 LinkedBlockingQueue）：适合任务量不可控的场景，但可能导致内存溢出。
4. 拒绝策略（RejectedExecutionHandler）：
   • AbortPolicy：直接抛出异常。
   • CallerRunsPolicy：由提交任务的线程执行任务。
   • DiscardPolicy：直接丢弃任务。
   • DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务。

避免线程池的性能瓶颈。

• 任务队列过满：使用有界队列并设置合理的队列大小。
• 线程数过多：根据系统资源设置合理的最大线程数。
• 任务执行时间过长：优化任务逻辑，减少任务执行时间。

死锁与活锁

死锁的产生条件与避免方法。

死锁的产生条件（四个必要条件）：

1. 互斥条件：资源一次只能被一个线程占用。
2. 占有并等待：线程持有资源并等待其他资源。
3. 非抢占条件：线程持有的资源不能被其他线程强行抢占。
4. 循环等待条件：多个线程形成资源等待的环形链。

避免死锁的方法：

1. 破坏占有并等待：一次性申请所有资源。
2. 破坏非抢占条件：允许抢占资源。
3. 破坏循环等待条件：按顺序申请资源。

活锁的产生与解决。

活锁的产生：

• 线程不断尝试解决冲突，但始终无法取得进展。
• 示例：两个线程互相让出资源，导致任务无法完成。

解决活锁的方法：

• 引入随机等待时间，避免线程同时重试。
• 调整任务调度策略。

线程泄漏

线程泄漏的原因：

• 未正确关闭线程池：线程池未调用 shutdown() 或 shutdownNow()。
• 任务阻塞：任务长时间阻塞，导致线程无法回收。
• 线程局部变量未清理：ThreadLocal 变量未及时清理，导致内存泄漏。

线程泄漏的排查方法

1. 使用监控工具：
   • 通过 JVisualVM 或 JConsole 查看线程状态。
   • 检查是否有大量线程处于阻塞或等待状态。
2. 代码审查：
   • 检查线程池是否正确关闭。
   • 检查任务逻辑是否存在阻塞或死循环。
3. 日志分析：
   • 记录线程的生命周期，分析线程的创建和销毁情况。

性能监控工具

JVisualVM：

• 提供线程、内存、CPU 等监控功能。
• 可以查看线程的状态（运行、等待、阻塞等）。
• 支持线程转储（Thread Dump）分析。

JConsole：

• 提供线程、内存、类加载等监控功能。
• 可以查看线程的堆栈信息。

Arthas：

• 阿里巴巴开源的 Java 诊断工具。

• 支持动态监控和诊断 Java 应用程序。

• 常用命令：

  1. thread：查看线程状态和堆栈信息。
  2. watch：监控方法的输入参数和返回值。
  3. trace：跟踪方法的调用链路。
  4. jad：反编译类的字节码。

  # 查看线程状态
  thread
  # 监控方法的输入参数和返回值
  watch com.example.MyClass myMethod '{params, returnObj}'
  # 跟踪方法的调用链路
  trace com.example.MyClass myMethod