极客时间《架构师训练营》第九周课后作业

作业一

请简述 JVM 垃圾回收原理

垃圾回收就是清除 JVM 堆内不再被引用的对象。

可达性分析

从GC Roots对象出发一路向下遍历，将遍历到的对象标记为可达，其他对象即不可达。其中GC Root包括：栈中引用对象、方法区中的静态或是常量引用，以及本地方法栈中的 JNI 引用对象。

可达性

GC 算法

经可达性分析后，那些不可达的对象将等待回收。常用的回收算法有：

1. mark-sweep 标记清除法：将标记的回收区域直接清空

2. mark-copy 标记拷贝法：将内存对半分，总保留一半是空闲的；回收时，将零散存活的对象连续地复制到另一半的空闲内存区。

3. mark-compact 标记合并法：先清理垃圾对象，再挪动存活对象，并保证连续存储

4. generation-collect 分代收集算法

   内存被分为三大块：新生代、老年代、永久代；新生代又细分为 Eden 区和两个 Survivor 区：

   分代收集算法

   分代收集算法提供了两种模式：

   • Minor GC 也叫 Young GC，顾名思义主要在新生代活动的回收机制：

     1. Eden 满了，标记复制到 S0；Eden 清空
     2. Eden+S0 满了，标记复制到 S1；Eden 和 S0 清空
     3. Eden+S1 满了，标记复制 S0；Eden 和 S1 清空
     4. 循环往复步骤 2、3
     5. 将 S0 和 S1 间多次往复的标记块晋升到老年代

   • Major GC：老年代也满了，就整体标记清除或是标记合并一下，但是会比较耗时

垃圾回收器

垃圾回收器一直在发展，一共经历了四个阶段：

1. Serial（串行）收集器
2. Parallel（并行）收集器
3. CMS（并发）收集器
4. G1 收集器

主要说说 G1 收集器。G1 之前的 JVM 堆模型如上面分代收集算法提到的，分为新生代、老年代和永久代。G1 改变了这个模型，堆被分为多个大小连续的区域，这些区域被标记为 E、S、O 和 H，分别对应 Eden，Survivor，Old 区和巨型区。

G1收集器

G1 也有两种收集模式：

• Young GC： 当 Eden 区达到一定阈值时触发；会将 Eden 和 Survivor 清理，并复制到 Old 区以及一部分 Survivor 区。

• MixedGC：Old 区也达到一定阈值时，回收所有 Eden区、Survivor 区，以及部分 Old 区的内存。

作业二

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？

挑战

秒杀系统的核心挑战就是高并发：在极短时间内有大量请求达到，可能导致全站奔溃。其他的问题还包括：

• 超卖
• 恶意请求
• 链接暴露

解决方案

核心问题是高并发，所以解决方案的中心思想就是流量控制和性能优化。

• 服务单一职责

  给秒杀系统部署一个单独的服务，至少保证秒杀系统挂了，站点的其他服务依旧可行

• 扩容

  就是加机器了。先扩容服务和 cache。

• 静态化资源

  前后端分离，页面尽可能的静态化，减少动态数据请求。把能静态的资源——html、js、css、img 等等——全部放到 CDN 上。

• 加盐：通俗来说就是秒杀请求的 URL 必需带一个加密的参数，比如添加一个动态生成的 token，经后端校验请求才能通过。这个主要是防止事先暴露 URL。

• 限流

  • 前端限流：按钮在秒杀开始前必须是 disabled 的，开始后每次点按钮要隔两秒才能再点，或是秒杀开始三秒后的点击全部导航到其他页面
  • 后端限流：加个计数器，比如卖 100 个产品，10000 后的请求都 return false，后端直接关闭无效请求。

• 库存预热

  将库存事先放入 Redis 里，秒杀开始后，减库存的操作只作用于 Redis 上，并利分布式锁保证原子操作。一旦库存耗尽，之后的流量全部返回 false。等秒杀当刻结束，再通过定时器，慢慢写回数据库。如果秒杀的商品数量极多，也可以利用 MQ 写回。

秒杀系统