简述 JVM 垃圾回收原理和秒杀系统难点

JVM 垃圾回收原理

从三个问题来看JVM垃圾收集原理：

1.垃圾收集发生在哪里？

在JVM内存布局中，包括程序计数器、java本地方法栈和java虚拟机栈、方法区、堆。其中，程序计数器、java本地方法栈和java虚拟机栈是线程私有区域，且随着线程创建而创建，销毁而销毁。同时这些内存在编译阶段便可确定，具有确定性。



所以，JVM垃圾回收的场所是堆和方法区，堆中的回收主要是对象的回收，方法区的回收主要是废弃常量和无用的类的回收。



2.如何识别垃圾对象？

有两种方式：引用计数法和可达性分析法。



引用计数法存在循环依赖的问题。因此，常用的是可达性分析法。可达性分析法简单理解是通过从GC Roots开始往下搜索，然后把能访问到的对象也不断加到GC Roots中，这个过程结束后，不在该集合中的对象即为垃圾对象。



GC Roots可以理解为堆外指向对内的引用，一般包括（但不限于）以下几种：

• Java方法栈帧中的局部变量

• 已加载类的静态变量

• JNI handles

• 已启动且未停止的Java线程



在可达性分析算法的实践中存在不少问题要解决，比如多线程环境下对对象引用的更新会导致GC Roots识别的误报（将引用设置为null）或漏报（将引用设置为未被访问过的对象）。



为解决该问题，传统垃圾回收算法采用“stop-the-world”，停止其他非垃圾回收线程，直到完成垃圾回收。其中，stop-the-world通过安全点机制来实现。



3.如何回收垃圾对象？

垃圾回收线程在JVM中自动执行，Java程序无法强制执行。其遵循两个特性：1、自动性（JVM线程自动启动）；2、不可预期性（对象没有被引用了，何时被回收是不可预期的）。



垃圾回收算法

• 清除：把死亡对象所占据的内存标记为空闲内存，并记录在空闲列表之中。问题是会造成内存碎片和分配效率低下（需要访问空闲列表，无法通过指针加法方式分配）。

• 压缩：将存活对象聚集在内存区域的起始位置，问题是压缩算法的性能开销大。

• 复制：将内存分为两等分，分别用from和to指针维护，并且只使用from指向的内存空间。问题是内存空的使用效率极低。



除了上面三种方式外，现代垃圾回收器会综合上述几种回收方式，结合它们优点的同时规避它们的缺点。比如，基于大部分的Java对象只存活一小段时间，而存活下来的小部分Java对象则会存活很长一段时间的假设，Java虚拟机采用了分代回收思想：新生代和老年代。



新生代用来存储新建的对象，当对象存活时间够长时，则将其移到老年代。



针对新生代的垃圾回收（Minor GC），采用标记-复制算法。Minor GC需解决老年代可能引用新生代对象的问题，HotSpot采用卡表技术来解决该问题，防止Minor GC对全堆扫描。



而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，必须使用“标记-清理”或“标记-整理”算法来回收。



秒杀系统的主要挑战及问题和核心架构思路

秒杀系统从整体上看就是在解决并发读和并发写问题。如何做到高并发、高性能、高可用、数据一致性等都是其面临的挑战。



要考虑的问题主要包括：

• 如何保证秒杀系统的公平性？

• 如何实现秒杀时机的控制？

• 如何设计请求过滤阀门机制？



核心的架构思路主要有：

• 秒杀系统与正常业务系统独立开来；

• 缩短请求路径（CDN、反向代理等）；

• 减少请求数（静态文件合并等）；

• 减少不必要的业务功能；

• 资源静态化