架构师训练营第九周作业



请简述 JVM 垃圾回收原理



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



这就要从JVM的原理说起，JVM启动一个进程，通过类加载器把用户指定的类文件加载到进程的运行期区，其中的代码和类的静态变量都是放在方法区，然后启动一个主线程去执行代码的入口（Main方法），线程会被分配对应的Java栈和程序计数器，对于代码的局部变量：参数、方法体中定义的局部变量都保存在Java栈中，以栈帧的方式放在栈顶，如果是基本类型，这个变量本身就保存了值，如果是复杂类型，则会在进程堆中分配内存并保存相应的值。程序计数器用来记录每个线程的代码执行到了第几行。此外，对于类的成员非静态成员变量，则是保存在进程堆里被所有线程共享的。



因此大量占用内存的是保存复杂类型的堆空间，方法调用结束相应的栈帧会出栈，其对应的局部变量所占用的堆空间就不再使用了，同样的，对应类，离开了使用场景，其成员变量所占用的堆空间也不再使用了。而内存空间是小且宝贵的，因为JVM需要一套垃圾回收机制来识别哪些堆空间不再被程序使用，并进行清理和回收。



具体过程是：从线程栈中的局部变量，或者是方法的静态变量，又或者类的成员变量（这点老师没有讲，但是我觉得是需要的）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他对象，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了。



标记完成后，JVM使用三种方法来回收内存：清理，将垃圾对象占据的内存清理掉，其实JVM并不会真的将这些垃圾内存进行清理，只是将他们占用的空间标记为空闲，记录在一个空闲列表里，当应用程序需要创建对象的时候，从空闲列表里找一段空闲内存分配给这个新对象；压缩：从堆空间的头部开始，将存活的对象拷贝放在一段连续的内存空间中，那么其余的你空间就是空闲空间，也就是搬迁整理；复制：将堆空间分成两部分，只在其中一部分创建对象，当这个部分用完的时候，将标记过的可用对象复制到另一个空间中。



JVM进行标记时，需要暂停所有正在执行的进程线程，否则一边标记一边又在创建，就没法完成了；常用有串行回收器，单核时代使用；并行回收器，多核时代使用；并发回收器CMS和GI回收器。



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？



主要的挑战在于：集中的，瞬间的高并发请求，成千上万的人在同一个时间点向服务器的单条数据发起访问，上千的并发数，会导致服务器失去响应和崩溃；大量的网络请求会耗尽服务器带宽；专门的秒杀工具会主动多次刷新页面，并且可能会绕过秒杀页面直接进入下单页面。



核心的思路是：为秒杀活动专门开发新的模块，而不是再原有程序上进行改造，时间成本和人力成本不可控；新开发的模块全面采用集群和静态化，提升服务器带宽并采用CDN分流流量。设置阀门只放最前面的一部分人进入秒杀系统；简化流程，砍掉不重要的分支流程，如下单页面的所有数据库查询。



三道阀门的设计：首先能够进入秒杀商品详情页的有1000人，超过就直接跳转到秒杀结束页面；然后能够进入下单页面的有100人，超过就直接跳转到秒杀结束页面；能够进到支付系统的有56人，超过则跳转到秒杀结束页面。已经参加过秒杀的则直接跳转到秒杀结束页面。通过这三级控制，已经把访问并发数控制到服务器能承受的并发数范围之内了。



为了预防秒杀工具，秒杀的入口在时间开始之前是没有的，前两秒由静态页面的JS脚本生成入口，方可进入秒杀，且URL是随机生成。进入下单页必须带上随机生成的令牌作为URL参数，以供服务器校验是否是从上一级页面正常跳转过来的，比如通过商品详情页进入的而不是绕进来的。在商品详情页和下单页都需要实现阀门控制。