获取CPU状态的核心思路
在Java中获取CPU状态,本质上是通过操作系统提供的工具或接口，读取与CPU相关的性能指标，由于Java本身运行在Java虚拟机（JVM）之上，无法直接访问操作系统底层资源，因此需要借助第三方库或调用系统命令来实现，常见的CPU状态指标包括：CPU使用率、核心数、负载、进程CPU占用等，获取这些指标的方法主要有三种：通过系统命令解析、使用操作系统原生API（如JNA/JNR）、借助第三方监控工具（如Micrometer）。
通过系统命令获取CPU状态
Linux/Unix系统
在Linux/Unix系统中，可以通过读取/proc/stat文件或调用top、vmstat等命令获取CPU状态，以下是具体实现方式：
-
读取
/proc/stat文件
该文件包含了CPU的详细统计信息，第一行以cpu开头，后续字段依次为：用户态时间、低优先级用户态时间、内核态时间、空闲时间、I/O等待时间、硬件中断时间、软件中断时间、虚拟机时间等。示例代码：
import java.io.BufferedReader; import java.io.FileReader; import java.io.IOException; public class CpuStatusViaProc { public static void main(String[] args) { try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("/proc/stat"))) { String line = reader.readLine(); if (line != null && line.startsWith("cpu ")) { String[] parts = line.split("\\s+"); long user = Long.parseLong(parts[1]); long nice = Long.parseLong(parts[2]); long system = Long.parseLong(parts[3]); long idle = Long.parseLong(parts[4]); long total = user + nice + system + idle; double usage = (double) (total - idle) / total * 100; System.out.printf("CPU Usage: %.2f%%\n", usage); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } -
调用
top或vmstat命令
可以通过Runtime.exec()执行命令并解析输出结果，执行top -b -n 1 | grep "Cpu(s)"可获取CPU使用率。示例代码：
import java.io.BufferedReader; import java.io.InputStreamReader; public class CpuStatusViaCommand { public static void main(String[] args) { try { Process process = Runtime.getRuntime().exec("top -b -n 1 | grep \"Cpu(s)\""); BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream())); String line = reader.readLine(); if (line != null) { String[] parts = line.split(","); String cpuUsage = parts[0].split("\\s+")[2].replace("%id", ""); System.out.printf("CPU Idle: %s%%\n", cpuUsage); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
Windows系统
Windows系统可以通过wmic命令或typeperf工具获取CPU状态，执行wmic cpu get loadpercentage可获取CPU使用率。
示例代码：
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
public class CpuStatusWindows {
public static void main(String[] args) {
try {
Process process = Runtime.getRuntime().exec("wmic cpu get loadpercentage");
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
reader.readLine(); // 跳过标题行
String line = reader.readLine().trim();
System.out.println("CPU Usage: " + line + "%");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
使用JNA/JNR调用操作系统原生API
系统命令解析方式存在性能开销和跨平台兼容性问题,而JNA（Java Native Access）和JNR（Java Native Runtime）可以直接调用操作系统原生API，效率更高。
通过JNA获取CPU状态
以Linux系统为例,可以调用libproc库的函数读取/proc/stat，或使用sysinfo获取系统负载。
示例依赖（Maven）：
<dependency>
<groupId>net.java.dev.jna</groupId>
<artifactId>jna-platform</artifactId>
<version>5.12.1</version>
</dependency>
示例代码：
import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;
import com.sun.jna.Platform;
public interface CLibrary extends Library {
CLibrary INSTANCE = (CLibrary) Native.loadLibrary("c", CLibrary.class);
int sysinfo(com.sun.jna.platform.linux.Sysinfo info);
}
public class CpuStatusJNA {
public static void main(String[] args) {
com.sun.jna.platform.linux.Sysinfo info = new com.sun.jna.platform.linux.Sysinfo();
CLibrary.INSTANCE.sysinfo(info);
System.out.println("CPU Load: " + info.loads[0] / 65536.0 + "%");
}
}
通过JNR获取CPU状态
JNR是JNA的替代方案,性能更优，支持更多语言绑定，使用JNR-FFI调用getloadavg函数。
示例依赖（Maven）：
<dependency>
<groupId>com.github.jnr</groupId>
<artifactId>jnr-ffi</artifactId>
<version>2.2.13</version>
</dependency>
示例代码：
import jnr.ffi.LibraryLoader;
import jnr.ffi.Runtime;
public class CpuStatusJNR {
public interface LibC {
double[] getloadavg(double[] loadavg, int nelem);
}
public static void main(String[] args) {
LibC libc = LibraryLoader.create(LibC.class).load("c");
double[] loadavg = new double[1];
libc.getloadavg(loadavg, 1);
System.out.println("System Load Average: " + loadavg[0]);
}
}
借助第三方监控工具（Micrometer）
对于生产环境,推荐使用成熟的监控工具如Micrometer，它提供了跨平台的指标收集能力，并支持与Prometheus、Grafana等系统集成。
添加依赖
<dependency>
<groupId>io.micrometer</groupId>
<artifactId>micrometer-core</artifactId>
<version>1.10.13</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.micrometer</groupId>
<artifactId>micrometer-registry-prometheus</artifactId>
<version>1.10.13</version>
</dependency>
示例代码
import io.micrometer.core.instrument.Metrics;
import io.micrometer.core.instrument.binder.system.ProcessorMetrics;
import io.micrometer.prometheus.PrometheusConfig;
import io.micrometer.prometheus.PrometheusMeterRegistry;
public class CpuStatusMicrometer {
public static void main(String[] args) {
PrometheusMeterRegistry registry = new PrometheusMeterRegistry(PrometheusConfig.DEFAULT);
Metrics.addRegistry(registry);
new ProcessorMetrics().bindTo(registry);
System.out.println("CPU Metrics: " + registry.scrape());
}
}
注意事项
- 跨平台兼容性：不同操作系统的CPU状态获取方式不同，需针对目标平台选择合适的方法。
- 性能影响：频繁调用系统命令或解析文件可能影响应用性能，建议缓存结果或使用异步方式。
- 权限问题：读取
/proc/stat或执行系统命令可能需要root权限（Linux）或管理员权限（Windows）。 - JVM监控：Java应用还需关注JVM自身的CPU占用，可通过
ManagementFactory.getOperatingSystemMXBean()获取JVM进程的CPU使用情况。
Java获取CPU状态的方法多样,从简单的系统命令解析到高效的JNA/JNR调用，再到成熟的监控工具集成，可根据实际需求选择，对于简单场景，系统命令解析足够；对于高性能或生产环境，推荐使用JNA/JNR或Micrometer，兼顾效率和可维护性，无论采用哪种方式，都需注意跨平台兼容性和性能开销，确保应用的稳定运行。
