Java作为当今最流行的编程语言之一，广泛应用于企业级应用、移动应用（Android）、桌面应用和Web应用中，Java服务器在线上运行时，难免会遇到各种问题，这些问题如果得不到及时解决，可能会严重影响用户体验和企业运营，了解如何排查和处理Java服务器的线上问题显得尤为重要，本文将详细探讨Java服务器常见的线上问题及其解决方法。

一、CPU使用率过高问题

1. 现象描述

当Java服务器的CPU使用率突然升高时，通常表现为系统响应变慢，严重时甚至会导致服务不可用，这种现象常见于高并发请求或无限循环等情况下。

2. 排查步骤

查看进程CPU使用情况：使用top命令检查哪个进程占用了最多的CPU资源。

分析线程转储：使用jstack命令生成线程转储信息，并分析哪些线程占用了大量CPU时间。

代码审查：检查对应线程的代码逻辑，特别是那些涉及复杂计算和循环的部分，确保没有无限循环或高复杂度算法。

3. 案例分析

某次线上故障中，通过top命令发现一个Java进程CPU使用率达到100%，进一步使用jstack命令生成线程转储信息，分析后发现是一个第三方库中的死循环导致了高CPU使用率，最终替换该第三方库版本解决问题。

4. 解决方案

优化代码：简化复杂计算逻辑，避免O(n^2)及以上的时间复杂度。

调整线程优先级：对于重要任务提高优先级，对于不重要的任务降低优先级。

限流：对高并发请求进行限流，防止瞬间流量冲击。

二、内存溢出问题

1. 现象描述

内存溢出是Java应用中常见的问题之一，通常表现为OutOfMemoryError错误，这种现象常见于内存泄漏或大对象创建过多等情况。

2. 排查步骤

生成并分析Heap Dump文件：使用jmap命令生成Heap Dump文件，并用MAT（Memory Analyzer Tool）进行分析。

检查GC日志：通过GC日志分析内存回收情况，找出内存泄漏的对象。

代码审查：重点检查集合类（如List、Map等）的使用，确保没有持有不必要的对象引用。

3. 案例分析

某次线上故障中，通过jmap命令生成Heap Dump文件，并用MAT工具分析发现某个缓存列表持续增长，导致内存溢出，进一步检查代码发现，该列表在添加新元素时未移除旧元素，最终导致内存泄漏，修改代码逻辑，添加元素时移除旧元素，解决问题。

4. 解决方案

优化数据结构：选择合适的集合类型，避免使用过于占用内存的数据结构。

定期清理：对于缓存类数据结构，设置合理的过期时间和清理策略。

增加内存：适当增加堆内存大小，但这只是治标不治本的方法。

三、磁盘空间占满问题

1. 现象描述

磁盘空间占满是另一个常见的问题，通常表现为无法写入日志或文件，严重时会导致服务不可用。

2. 排查步骤

检查磁盘使用情况：使用df -h命令检查磁盘使用情况。

查找大文件：使用du -sh命令查找占用空间较大的文件或目录。

清理日志：定期清理日志文件，避免单个日志文件过大。

3. 案例分析

某次线上故障中，通过df -h命令发现根目录所在分区磁盘已满，进一步使用du -sh命令发现日志文件占用了大量空间，原因是日志文件未定期清理，配置日志轮转和定期清理策略后，解决问题。

4. 解决方案

定期清理：配置日志轮转和定期清理策略，避免日志文件无限增长。

监控磁盘空间：设置磁盘使用率监控告警，提前发现问题。

分离磁盘：将日志文件和业务数据分离存储到不同磁盘，避免相互影响。

四、网络流量异常问题

1. 现象描述

网络流量异常表现为网络延迟增大、连接数过多或网络中断等，通常由于网络配置错误或外部攻击引起。

2. 排查步骤

检查网络连接状态：使用netstat命令检查网络连接状态。

分析网络流量：使用dstat命令分析网络流量情况。

检查防火墙配置：确保防火墙规则正确配置，避免误拦截合法流量。

3. 案例分析

某次线上故障中，通过netstat命令发现大量SYN_RECVD状态连接，进一步分析发现，这是由于外部大量恶意请求导致的拒绝服务攻击（DDoS），通过增加防火墙限制策略，阻止恶意IP地址访问，解决问题。

4. 解决方案

限流：对外部请求进行限流，防止恶意攻击。

优化网络配置：合理配置服务器的网络参数，避免网络拥堵。

监控报警：设置网络流量监控和告警机制，及时发现异常流量。

五、数据库性能问题

1. 现象描述

数据库性能问题通常表现为数据库查询缓慢、锁等待超时或连接数过多等，可能由SQL语句不当或数据库服务器负载过高引起。

2. 排查步骤

检查数据库连接池：确保数据库连接池配置合理，避免连接数过多或过少。

分析慢查询日志：启用慢查询日志，找出耗时较长的SQL语句并进行优化。

检查索引：确保常用查询条件已建立索引，避免全表扫描。

3. 案例分析

某次线上故障中，通过数据库慢查询日志发现一条复杂的关联查询语句执行时间过长，进一步分析发现，该查询语句未使用索引，为相关字段添加索引后，查询速度显著提升。

4. 解决方案

优化SQL语句：避免使用复杂的子查询和关联查询，尽量使用简单的SQL语句。

增加索引：为常用查询条件建立索引，减少查询时间。

调整连接池配置：根据业务需求调整数据库连接池的配置，避免连接数过多或过少。

六、垃圾回收（GC）频繁问题

1. 现象描述

GC频繁表现为应用程序响应变慢或暂停，通常是由于内存不足或内存泄漏引起的频繁GC。

2. 排查步骤

分析GC日志：启用GC日志，分析GC频率和停顿时间。

检查内存使用情况：使用jmap命令生成Heap Dump文件，分析内存使用情况。

调整GC参数：根据GC日志调整JVM的GC参数，优化GC性能。

3. 案例分析

某次线上故障中，GC日志显示Young GC频繁且停顿时间长，通过分析Heap Dump文件发现，堆内存设置过小导致频繁GC，调整JVM启动参数增大堆内存大小后，GC频率显著降低。

4. 解决方案

调整GC参数：根据GC日志调整JVM的GC参数，优化GC性能。

增大内存：适当增大堆内存大小，减少GC频率。

优化代码：避免短时间内创建大量对象，减少GC压力。

1. 总结

Java服务器线上问题多种多样，但通过对常见问题的深入分析和理解，可以形成一套系统的排查和解决思路，从CPU、内存、磁盘、网络、数据库和GC等方面入手，结合实际案例进行分析，有助于快速定位和解决问题。

2. 最佳实践

预防优于治疗：做好系统设计，避免常见的性能瓶颈和单点故障。

监控与告警：建立完善的监控体系，及时发现和处理潜在问题。

定期演练：定期进行故障演练，提高团队应对突发事件的能力。

文档记录：详细记录每次故障的发生原因、排查过程和解决方案，形成知识库。

通过以上方法和策略，可以有效应对Java服务器在线上运行中的各种问题，保障系统的稳定性和可靠性，希望本文能为您在Java服务器问题排查过程中提供有价值的参考和帮助。