C2 CompilerThread9 长时间占用CPU解决方案

一、描述：异常线程的堆栈如下：

"C2 CompilerThread9" #48 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f45f0b80000 nid=0x188 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

补充描述：我的应用类型为后台接口服务，系统秒级调用峰值在10W+，JRE版本如下：

java version "1.8.0_231"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_231-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.231-b11, mixed mode)

二、问题解决过程：关闭JIT分层编译

步骤一：了解JIT编译原理

因为之前对JIT的编译原理并不了解，不敢随意修改线上服务器的编译类型，担心会有一些其他的副作用，所以在网上开始了查阅资料学习的过程。

什么是JIT编译？
编译器在编译过程中通常会考虑很多因素。比如：汇编指令的顺序。假设我们要将两个寄存器的值进行相加，执行这个操作一般只需要一个CPU周期；但是在相加之前需要将数据从内存读到寄存器中，这个操作是需要多个CPU周期的。编译器一般可以做到，先启动数据加载操作，然后执行其它指令，等数据加载完成后，再执行相加操作。由于解释器在解释执行的过程中，每次只能看到一行代码，所以很难生成上述这样的高效指令序列。而编译器可以事先看到所有代码，因此，一般来说，解释性代码比编译性代码要慢。

java 作为静态语言十分特殊，他需要编译，但并不是在执行之前就编译为本地机器码。Java的实现在解释性和编译性之间进行了折中，Java代码是编译性的，它会被编译成一个平台独立的字节码程序。JVM负责加载、解释、执行这些字节码程序，在这个过程中，还可能会将这些字节码实时编译成目标机器码，以便提升性能。

所以，在谈到 java的编译机制的时候，其实应该按时期，分为两个部分。一个是 javac指令 将java源码变为 java字节码的静态编译过程。 另一个是 java字节码编译为本地机器码的过程，并且因为这个过程是在程序运行时期完成的所以称之为即时编译（JIT：Just In Time）。

JIT编译类型：C1编译器、C2编译器、分层编译器

通常我们说即时编译器有两种类型，Client Compiler（C1编译器）和Server Compiler（C2编译器）。这两种编译器最大的区别就是，编译代码的时间点不一样。C1编译器会更早的对代码进行编译，因此在程序刚启动的时候，C1编译器比C2编译器执行的更快，所以C1编译器适用于一些GUI应用，可以缩短应用启动时间。C2编译器会收集更多的信息，然后才对代码进行编译优化，所以从长远角度考虑，C2编译器最终可以产生比C1编译器更优秀的代码，适用于长时间运行的后台接口服务。

可能大家都有一个困扰，JVM为什么要将编译器分为client和server，为什么不在程序启动时，使用client编译器，在程序运行一段时间后，自动切换为server编译器？ 其实，这种技术是存在的，一般称之为 Tiered Compiler（分层编译器）。Java7 和Java 8可以使用选项-XX:+TieredCompilation来打开（-server选项也要打开）。在Java 8中，-XX:+TieredCompilation默认是打开的。

分层编译将 JVM 的执行状态分为了 5 个层次：

• 第 0 层：程序解释执行，默认开启性能监控功能（Profiling），如果不开启，可触发第二层编译；
• 第 1 层：可称为 C1 编译，将字节码编译为本地代码，进行简单、可靠的优化，不开启 Profiling；
• 第 2 层：也称为 C1 编译，开启 Profiling，仅执行带方法调用次数和循环回边执行次数 profiling 的 C1 编译；
• 第 3 层：也称为 C1 编译，执行所有带 Profiling 的 C1 编译；
• 第 4 层：可称为 C2 编译，也是将字节码编译为本地代码，但是会启用一些编译耗时较长的优化，甚至会根据性能监控信息进行一些不可靠的激进优化。

在一些特殊情况下，激进优化后的代码并不能有更高的性能。需要进行优化回退，将重新对代码进行解释执行。因此

C2编译器相对于C1编译器更适用于我们系统
分层编译器是综合考虑C1和C2编译器的优点衍生出的一种进化版本编译器，但是由于我们是纯后台应用，这种衍生优化是否有效未可知。
分层编译器在一些特殊情况下可能比较激进、不可靠。

JIT学习参考博文：
https://blog.csdn.net/qq_28674045/article/details/51896129
https://www.cnblogs.com/insistence/p/5901457.html
https://www.cnblogs.com/death00/p/11722130.html

步骤二：关闭分层编译，启用C2编译器
JVM启动脚本中添加如下参数

-XX:-TieredCompilation -server