极客时间 - 架构师培训 - 9 期作业

问：

1. 请简述 JVM 垃圾回收原理。

2. 设计一个秒杀系统，主要的挑战和问题有哪些？核心的架构方案或者思路有哪些？

答：

1. JVM 垃圾回收主要分成 4 个方面。第一个方面，如何标记垃圾；标记算法主要有 2 个，引用计数算法和可达性分析算法。前者在对象被使用时计数器加一，不使用时计数器减一，如果计数器为 0 则认为是垃圾，但是会有循环引用的问题。后者通过对象能否到达根对象来判断，对象是有引用链的，通过引用链查找根对象，如果不能则认为是垃圾。根对象指的是存在栈或者方法区中的对象。第二个方面垃圾回收基本算法，主要有清除，拷贝和压缩。清除就是把标记出来的垃圾直接清除掉，效率高但是会产生很多碎片。拷贝是将内存一分为二，每次只用一半，回收时将没有标记为垃圾的拷贝到另一半，效率也不错，而且没有碎片，但是内存利用率低。压缩则是结合了上述两种算法，即将未标记为垃圾的对象向头部拷贝，尾部则留出连续的可用内存；第三个方面 JVM 为了优化效率设计了分段策略，因为考虑到具体的使用场景，尤其是互联网 web 应用，大部分对象的生命周期都很短，所以可以分为新生代和老年代，新生代又分为 Eden 区和 From 区还有 To 区，它们的比例是 8：1：1，新创建的对象都是先进入 Eden 区，满了就带上 To 区中未标记为垃圾的对象一起拷贝到 From 区，然后清空 To 区，如果下次 Eden 又满了，则带上 From 区未标记为垃圾的对象一起拷贝到 To 区，如此反复，当然如果 From 区或者 To 区不够了则直接进入老年代，如果老年代也满了则会进行 FullGC，此时性能消耗就大了；第四个方面是垃圾回收器。主要有 SerialNew SerialOld（串行复制整理），ParNew ParOld（并行复制整理，侧重响应时间），Paraller Scavenge(并行复制，侧重吞吐量)，G1（并行复制整理，没有垃圾碎片，性能稳定，可以控制停顿时间），CMS（并行清楚，高并发，低停顿，但容易产生垃圾碎片，特殊情况容易不断进行垃圾回收，不稳定）等。

2. 主要的挑战有高并发（并发人数突增，带宽压力，服务器压力）和秒杀器（不停发送请求，在开始前获得下单的页面，提前抢购了商品）。应对上面的问题主要的思路是限流，动态页面转静态，砍掉不必要的请求，活动真正开始时才给前端返回下单页面，以及针对秒杀的特性优化系统架构。具体的方案有限流三重门，通过在关键请求上设置计数器，只让靠前的一部分用户进入最终的下单流程，而这些流量在系统正常情况下就能处理，就化解了高并发对服务器的压力。前端通过拉取静态服务器的静态页面展示，并搭配 CDN，让大量的静态请求停留被拦在业务服务器之前，减少服务器压力也提升用户响应速度。砍掉原本正常流程中无关紧要的分支流程，保住核心秒杀业务。下单成功即可反馈用户，无需进入付款流程，付款在 1 天内完成即可。活动开始前不返回参与秒杀的商品 ID，开始后才返回并带上下单链接（通过动态 token 来验证是否有效），前端通过校验是否返回了商品 ID 来判断秒杀是否开始，未开始时秒杀按钮置灰。对系统各环节使用的技术深度分析，并进行优化，比如 JVM 调优等。