一次阿里 P8 的问答交谈之旅!

JAVA herman 318浏览
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问:请教一个问题,在局域网内对一台灰度机器进行压测,如果带宽被打满后,压测的效果也就到瓶颈了,那么问题来了,怎么判断这台灰度机器的带宽是否被打满?

我:有几个工具都可以看 iftop(神器)、dstat、sar 都可以看。

我们常说的网速是按照 bit 计算的,所以计算流量时注意单位,一般一个千兆网卡,其读或者写达到 10M/8 byte 时,网卡就已经被打满了。

问:请问 Java 有什么方法可以优雅地 hook 一个第三方库的静态方法吗?

我:可以使用 btrace 及相关的衍生工具。

问:对于在 Java 中使用 JNI 您是怎么看的?

我:现在的软件开发已经不是以前那种一门语言扛到底的时代了,软件开发倾向细分工,用最合适的工具做最合适的事。

问:OSGI 前路在何方?模块化、热替换的概念前几年一直炒的火热。最近了解了一下,一直想不明白,会有多少人真的敢在生产环境直接做模块的替换,特别是在现在自动化运维比较丰富的情况下,直接整个应用重新部署的工作量越来越小,真的有必要花这么多精力做这个事情?另外,Spring 已经在最新版本去掉 OSGI,以后该何去何从呢?

答:以前做过一些 OSGI 规范实现的事情,看到这个问题不由得兴奋了。单纯从应用角度来说,个人不建议引入 OSGI 技术,因为这个技术带来的优势远远小于付出的代价。但是,OSGI 作为 Java 世界事实上的标准,在后续的 Java 9 中有很强的指导意义,深入学习 OSGI 可以更方便的学习 Java 9 的模块化。

另外,OSGI 可以说是 classloader 体系的集大成者,有志于学习 Java classloader 实战的同学,OSGI 是一个必修课。夸张一点说,理解了 OSGI 的整套技术体系,日后再碰到 classloader 相关问题时会感觉有些爽。

问:如果我写了一个小插件(类似 fastjson )这种工具类。怎么去判断它性能是不是满足要求呢?看内存堆占用的空间或者还是其它的参考量?谢谢。

答:每个组件都有其关注的核心目标,如果是一个客户端库,需要考量的点是每次方法调用的执行时间(越高越好)、使用时内存占用(越低越好)和因为本组件引起的GC数(越少越好)。

问:线上 CPU 很高、内存占用很少,有能快速查找到原因的方法吗?

答:给一个代码,在 Linux 下保存成 .sh 文件直接执行即可。

#!/bin/shts=$(date +"%s")jvmPid=$1defaultLines=100defaultTop=20threadStackLines=${2:-$defaultLines}topThreads=${3:-$defaultTop}jvmCapture=$(top -b -n1 | grep java )threadsTopCapture=$(top -b -n1 -H | grep java )jstackOutput=$(echo "$(jstack $jvmPid )" )topOutput=$(echo "$(echo "$threadsTopCapture" | head -n $topThreads | perl -pe 's/\e\[?.*?[\@-~] ?//g' | awk '{gsub(/^ +/,"");print}' | awk '{gsub(/ +|[+-]/," ");print}' | cut -d " " -f 1,9 )\n ")echo "*************************************************************************************************************"uptimeecho "Analyzing top $topThreads threads"echo "*************************************************************************************************************"printf %s "$topOutput" | while IFS= read  linedo   pid=$(echo $line | cut -d " " -f 1)   hexapid=$(printf "%x" $pid)   cpu=$(echo $line | cut -d " " -f 2)   echo -n $cpu"% [$pid] "    echo "$jstackOutput" | grep "tid.*0x$hexapid " -A $threadStackLines | sed -n -e '/0x'$hexapid'/,/tid/ p' | head -n -1   echo "\n"doneecho "\n" 

代码的意思,打印出 JVM 的所有线程以及按照 CPU 占比排序。

问:为什么 Java 8 重写了 ConcurrentHashMap?基于什么的考虑?优化了什么特性?

答:为了获得更好的性能,1.8 的 ConcurrentHashMap 在原来的基础上性能做了改进:

  • table 每个元素作为一个桶,锁的粒度更细,用 synchronized 关键字锁住 table[i]。
  • 加入红黑树,当链表的数量超过8并且当前 capacity 大于 64 时候,将链表转为红黑树,时间复杂度 O(N)→O(logN),并且红黑树中利用读写锁保证添加修复和删除修复时候的线程安全。

另外,关于 ConcurrentHashMap 在 1.8 中,除了做了扩容时的优化以外,也去除了分段锁,原因是分段锁的在扩充并发度以及整个 map 容量扩展时需要锁住所有的段。所以,1.8 中对 ConcurrentHashMap 做了更细粒度的优化,只在 put、resize 以及扩容是加锁,来做优化。

问:如果用微服务思想开发,Dubbo 和 Spring cloud 那个更好。

答:Dubbo 和 Spring cloud 不是一个层面上,如果要做微服务设计,必然会有系统间交互,RPC 是系统间交互的一种,服务治理也是微服务的一个必需子集,但是微服务还包括其它的东西。而 Spring Cloud 是微服务的一种实现,其包含的功能要多于 Dubbo。

问:异地跨数据中心的情况下,常用的分布式协议和系统还能正常工作吗?如何进行改造实现跨数据中心较高网络延时下,消息能快速传递?

答:分布式协议其实本身就是为了应对多数据中心,因为 CAP 中的 P 更多的出现在多数据中心交互中。关于 2 个数据中心的数据传递基本的思路有2个:一是建设优质的专线,二是变交互数据传输为批量数据传输。

问:现在的垃圾收集都是分代回收,那么在回收新生代的时候是要同时扫描老年代吗?是全表还是有一种策略,比如 G1 的 Remembered set,这个 set 只是记录了一种引用关系;那其它的分代回收,比如 CMS 和 ParNew 组合时只能是回收新生代的时候扫描老年代吗?那这样效率不就是降低了不少吗?

答:对于老年代指向新生代的引用,JVM 提供了一种叫 card table 的数据结构,所以每次并不需要全量遍历老年代,只需要遍历 card table 就行了。

问:Java 为啥不能继承多个父类,这么设计有啥优点,写程序时遇到需要多继承了该怎么解决?

答:多重继承一般会引入很多麻烦,比如类关系复杂、层级过长等,一般语言中都是使用受限制的多重继承。对比多种语言来看,Java 是 implement 多个接口,这种可以认为是继承规范(定义),然后会用组合模式来完成类似多重继承。Python 是 mixin 继承模式,是代码继承(有一定要求),详细对比建议 Google 或者知乎了解下 mixin、MRO Python,多重继承这几个关键词。

问:线上定位内存 JVM 内存溢出,除了打印堆栈拿出来分析,还有没有其它的方式?

答:导出 JVM dump 文件,在本地使用 Eclipse 插件 MAT 分析,可视化的分析最方便、直观、有效。

问:ThreadLocal 在使用上有什么需要注意的?在高并发请求的环境下性能如何?会有什么问题?

答: 注意事项,使用结束以后进行 remove 操作,避免 ThreadLocal 对象越来越大。高并发的场景,由于 ThreadLocal 内部使用 HashMap 的原理,key = currentThread,因为 HashMap 是非线程安全的,一定要注意 hashmap.resize 的时候,可能会导致某几个 CPU 100% 的问题,进而导致应用出现资源耗尽等不可预知的问题。

问:假设现在有一个工作了三年的 Java 工程师,想做到技术专家你认为应该具备什么样的能力?

答:编码实践,例如坚持在 GitHub 上写一些为了应用技术而应用的 example。读他人代码,各种开源框架的源码。多读书,多看 Importnew、InfoQ、www.xttblog.com 之类的文章,多问,看到相似点时回过去看看自己做的是否还有改进的空间。

问:克隆对象时,为什么要在对象中重写一个 public 类型的 clone() 方法呢?Object 类中有一个 protected 类型的 clone() 方法,但是要克隆的对象是 Object 类的子类啊,在不同包下并存在继承关系的条件下应该可以访问 Object 的 protected 方法啊?

答:首先 Java 的 clone 是设计模式中原型模式的一个典型应用,克隆分浅拷贝和深拷贝,二者的区别自行搜索。Object.clone() 是浅拷贝,一般复杂对象的 clone 最好使用深拷贝,所以需要重写 clone 方法。

问:JVM(基于JDK 1.8)在执行垃圾回收的时候,对于堆区年轻代内存区域回收较频繁,请问如何更好的控制 JVM 执行回收的节奏? 另外,如果合理地控制好年轻代和年老代的占比以及年轻代里面的 eden 区和两个幸存区的占比,能很好的达到垃圾回收效果,请问下,如何合理的控制堆区的年老代和年轻代的内存分配占比?还有如何更好地控制年轻代中,eden 区和两个幸存区的占比?

答:年轻代大小选择。

  • 响应时间优先的应用:尽可能设置大,直到接近系统的最低响应时间限制(根据实际情况选择)。在此种情况下,年轻代收集发生的频率也是最小的。同时,减少到达年老代的对象。
  • 吞吐量优先的应用:尽可能设置大,可能到达 Gbit 的程度。因为对响应时间没有要求,垃圾收集可以并行进行,一般适合 8 CPU 以上的应用。

年老代大小选择。响应时间优先的应用:年老代使用并发收集器,所以其大小需要小心设置,一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。如果堆设置小了,可以会造成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式;如果堆大了,则需要较长的收集时间。最优化的方案,一般需要参考以下数据获得:

  • 并发垃圾收集信息
  • 持久代并发收集次数
  • 传统 GC 信息
  • 花在年轻代和年老代回收上的时间比例

减少年轻代和年老代花费的时间,一般会提高应用的效率。

问:如何避开泛型类型擦除带来的限制?

答:个人觉得换个不会泛型擦除的语言,如 C#,要不换其他弱类型语言或者 Kotlin 这种,可以编译期推导出类型的语言。Java 的话只能开发时多注意了。

public static void main(String[] args) {   List<Integer> intList = new ArrayList<>();   intList.add(1);   try {       Method method = intList.getClass().getDeclaredMethod("add", Object.class);       try {           method.invoke(intList, "string1");           method.invoke(intList, 0.5f);       } catch (IllegalAccessException e) {           e.printStackTrace();       } catch (InvocationTargetException e) {           e.printStackTrace();       }   } catch (NoSuchMethodException e) {       e.printStackTrace();   }   for (Object i : intList) {       System.out.println(i.toString());   }}

问:JVM 如何进阶,目前周志明的《深入理解 JVM》第2版看了两遍,能够根据目录口述书中大部分内容,还需要了解哪些知识?

答:周志明的书只能算是 JVM 的入门书籍。接下来你应该去读一读《Java 虚拟机规范》,周志明的书很多内容是从里面来的,但是规范本身比较详细,注意读英文原版。

其次去读一下 Oralce 的文档:《Hotspot Memory Management white paper》, 《Java Platform, Standard Edition HotSpot Virtual Machine Garbage Collection Tuning Guide》。

现在你需要进一步修炼关于内存管理的部分,阅读比如《垃圾回收算法与实现》,如果这本读完还不满足,那么阅读《自动内存管理艺术——垃圾回收算法手册》。到了这一步,理论你已经掌握得很好了,是时候把 Hotspot 源码 download 下来编译好之后断点调试玩玩了,这个时候我要推荐你今年阿里人刚出的《揭秘Java虚拟机》,不过阅读这本书之前你要是愿意先读完《深入理解计算机系统》效果更好。

问:如何更好的使用多线程?

答:① 高并发、任务执行时间短的业务,线程池线程数可以设置为CPU核数+1,减少线程上下文的切换。 ② 并发不高、任务执行时间长的业务要区分开看:  

  • 假如是业务时间长集中在 I/O 操作上,也就是 I/O 密集型的任务,因为 I/O 操作并不占用 CPU,所以不要让所有的 CPU 闲下来,可以加大线程池中的线程数目,让 CPU 处理更多的业务。  
  • 假如是业务时间长集中在计算操作上,也就是计算密集型任务,这个就没办法了,和①一样吧,线程池中的线程数设置得少一些,减少线程上下文的切换。

③ 并发高、业务执行时间长,解决这种类型任务的关键不在于线程池而在于整体架构的设计,看看这些业务里面某些数据是否能做缓存是第一步,增加服务器是第二步,至于线程池的设置,设置参考 ②。 最后,业务执行时间长的问题,也可能需要分析一下,看看能不能使用中间件对任务进行拆分和解耦。

问:请问 Java 阻塞锁中偏向锁转为轻量级锁的具体条件么?我在网上搜索到的和书上看到的大多是一笔略过了。

答:

升级的代码可以在 biasedLock.cpp(openjdk1.8)里的:

if (highest_lock != NULL) {    // Fix up highest lock to contain displaced header and point    // object at it    highest_lock->set_displaced_header(unbiased_prototype);    // Reset object header to point to displaced mark    obj->set_mark(markOopDesc::encode(highest_lock));    assert(!obj->mark()->has_bias_pattern(), "illegal mark state: stack lock used bias bit");    if (TraceBiasedLocking && (Verbose || !is_bulk)) {      tty->print_cr("  Revoked bias of currently-locked object");    }  }

附上(我理解的)偏向锁升级的流程图:

偏向锁升级流程图

问:在实际运用中如何清晰明了地观察 JVM 的运用过程?

答:图形工具 JProfiler、JConsole、Java VisualVM,命令jps、jstack、jmap、jhat、jstat。

问:数据库更新时候会有失败情况,一般修复数据需要怎么操作?

答:补偿和重试。

问:使用 Spring data JPA 时,是直接序列化 entity,还是再写一个 dto,存入 ID 加上一些冗余的用户信息来的好,各有什么优缺点?

答:企业设计模式中有一个 Active Record,具体内容忘的差不多了。

其他一些产品和管理方面的非技术问题本文略过!

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