【架构师训练营第 1 期 09 周】 作业

【架构师训练营第 1 期 09 周】 作业



1.请简述JVM垃圾回收原理



目的：JVM垃圾回收就是将JVM堆中已经不再被使用的对象清理，释放宝贵的内存资源。



什么是JVM垃圾：JVM通过一种可达性分析算法进行垃圾对象的识别，具体过程是：从线程栈帧中的局部变量，或者是方法区的静态变量出发，将这些变量引用的对象进行标记，然后看这些被标记的对象是否引用了其它对象，继续进行标记，所有被标记过的对象都是被使用的对象，而那些没有被标记的对象就是可回收的垃圾对象。



垃圾回收方法：

清理：删除堆空间中垃圾对象，保存存活对象，但是会导致零散的内存碎片，导致无法充分利用；

压缩：在清理垃圾之后，将存活对象内存地址变成连续的片区，减少内存碎片；

复制：将空间分成两部分，将存活对象都复制到其中一部分，这样所有内存就都统一保存到制定内存区域；



判断垃圾的方法：

JVM分代垃圾回收：

主要清理JAVA运行的时候创建出来很快就不再使用的对象。比如接口里面每次请求进来，都会有一些对象被创建，等接口返回数据结束之后，这些对象其实就没用了，可以垃圾回收掉，避免占用内存空间。而这些对象基本都会保存在新生代中，所以重点清理新生代里面不可达的对象。

新生代：包活Eden区、From区和To区，都是保存创建时间比较短的的对象；

Eden区：JAVA对象创建；

From区：使用垃圾回收清理Eden区后，将存活对象复制放到From区，Eden区重新变空；

To区：From区满了之后，清理后存活的对象全部复制到To区，清空From区和Eden区，这样Eden区可以重新创建对象；

老年代：如果过了一段时间对象都没有被回收，就会从新生代，转为老年代，老年代的对象在full GC的时候也会根据可达性分析，不可达的对象被清理。

新生代中的垃圾回收清理方式都叫做Young GC，如果涉及老年代的就是full GC，新生代和老年代都会进行垃圾回收。

内存空间比例 Eden：From：To = 8：1：1，其中Eden就用来创建新的对象，From区是垃圾回收的时候用复制思路，保存存活内存空间的。而在垃圾回收的过程中，Eden区和From区里都存在需要回收的对象，这样From区也会有内存碎片，所以添加了To区复制保存存活的内存对象，而且可以和From区形成互补，可以将To区的不可达内存对象清理后，复制到From区，这样就可以一直保持碎片整合。



具体实现：

串行回收器：单核CPU，所有用户线程停止工作，执行完垃圾回收之后再调度线程；

并行回收器：多核CPU，逐个核核的用户线程停止工作，执行完垃圾回收之后再调度线程；

并行回收器CMS：多次标记需要回收的内存，然后再重新标记，最后才清理，不用每次都停止所有线程；

G1回收器：主流，将内存空间分成2000个区域，每个小块进行垃圾回收，动态调整回收过程，对用户影响比较少，通过MaxGCPauseMills最大GC时间进行控制；



=================================分割线=======================================



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？



秒杀系统是应对秒杀营销活动而涉及的特殊系统。通过低价还有限量，让消费者冲动购买，提高关注度。



挑战和问题：

1.流量并发：流量会暴增到高峰期的100倍，而且持续一段时间，在开始前不断刷新和抢购时疯狂点击；

2.库存控制：限制好不要出现超卖问题，导致亏损；

3.防机器人刷抢；防止生效时都是通过机器人抢到，要有足够的安全校验机制；

4.页面url转换，秒杀生效；商品要在正式开始才能购买，不能提前被购买了，导致投诉；



思路：

整条链路交互逻辑梳理清楚，减少秒杀功能关联复杂的业务逻辑。尽量减少访问数据库，并且做好限制条件，减少服务器处理业务逻辑。而库存方面做好并发控制，进行提前测试。

1.静态化：结合秒杀系统的场景，将秒杀场景中的数据都做好预设，页面数据不用访问数据库，最多只访问缓存；

2.图片缓存：所有图片尽量压缩到最小，然后提前放到CDN服务器中，使这些页面的图片不用访问自己的服务器，降低访问流量；

3.限号访问：对于限量库存的秒杀业务，可以通过接口计数器，统计秒杀开始后被访问的次数，当然阀值不能太低，不然有的用户进来但不购买，却占用了访问次数，导致产品没卖完，后面的顾客却买不到；

4.及时防御机器人：对于一些请求过于频繁的ip地址进行黑名单限制，比如一秒发起10个查询请求的，基本可以判定是机器人，禁止进行秒杀；

5.库存控制：业务量不大可以使用队列逐个消耗库存，或者在redis预减库存，避免对数据库并发操作；

6.页面url控制：页面的产品id先放一个虚拟的id，等秒杀开始后，这个虚拟id才能被请求下单，或者页面替换成真正的产品id；

7.模拟压测：在测试环境按一比一的比例创建服务器进行模拟压测，确认可以承受的峰值，尽量使用外部的云服务器对系统进行大量请求，这样可以模拟出用户在公网访问的情景。然后再根据压测情况，判断需不需要进一步优化。