京東購物車如何提升30%性能

本文主要介紹在業務複雜化背景下，京東零售購物車團隊努力踐行工匠精神，通過全異步化改造提升系統性能、提升用戶體驗。通過本文，讀者可以瞭解購物車中臺進行全異步化改造的總體方案，以及方案落地過程中遇到的問題及解決方法，讀者可重點關注文中提到的多分頁並行後，分頁精細控制及底層RPC異常信息問題。

一、背景

購物車面臨的挑戰：

1）新業務 ：隨着業務形態的豐富，購物車在不斷支持各種新業務，依賴的外部接口也隨之增加；

2）下沉 ：一些前端調用的接口下沉到購物車中臺；

3）前置 ：結算流程很多業務前置到購物車中，如優惠券、京豆；

4）擴容 ：爲改善用戶體驗購物車可容納的商品數量在不斷增長；

這些導致購物車依賴的RPC接口數量及分頁調用次數都在不斷增加。購物車作爲交易流程開端，本身流量較大，在業務複雜化的背景下，如何提高性能保證用戶體驗，成爲購物車面臨的較大挑戰。

二、全異步化改造方案

通過增加服務器資源雖然能在一定程度上解決問題，但會帶來較大的成本開銷，也與工匠精神相悖。能否通過技術手段提升性能呢？通過分析，異步化改造成爲解決這一問題的有效手段。

1）不同RPC並行

購物車依賴接口達幾十個，各接口間存在複雜依賴關係。必須先梳理各接口間依賴，識別哪些可以並行。然後將原有代碼拆分爲兩部分：RPC異步請求和結果處理，按照依賴關係，讓RPC最大限度並行執行，減少在結果處理階段異步響應等待時間，從而達到提升性能的目的。

2）批量接口多分頁並行

購物車依賴接口多爲批量接口，且單次調用有數據量限制，需將數據拆分爲多個分頁調用。那麼多個分頁間也可以並行，改造中封裝了異步分頁工具，使業務層對分頁邏輯無感知，異步工具自動將超過接口上限的數據拆分爲多個分頁並行調用，提升單接口響應速度。

3）底層採用JSF異步調用

異步調用基於京東RPC框架JSF，推薦使用1.7.5以後版本，支持CompletableFuture。

三、問題及解決

異步化改造的總體方案並不複雜，但是在實際落地過程中，遇到了很多細節問題：

1）異常重試需精細化

同步調用時，如果超時會重試調用。改爲異步後重試會失效，因爲在調用時一般不會報錯，需要在結果處理階段獲取異步響應超時後，再進行重試。

另外，多分頁並行時，當某一頁請求超時後，應該只重試出錯的分頁。底層對分頁調用進行了封裝，上層業務代碼在獲取數據時無法感知是哪一頁超時，所以必須在異步調用時將現場信息保存在包裝類中，一起返回給業務層，在Get數據超時後，單獨重試出錯的分頁。

發生異常時，並不是所有情況都需要重試，當遇到限流等異常時，不能進行重試。底層工具需要自動過濾限流異常，當然也支持自定義規則。

2）異步RPC監控更復雜

底層RPC耗時監控需要拆分爲兩部分，在分頁調用時記爲開始時間，在異步結果到達後，記爲結束時間。如果調用異常或Get超時，需要標記本次調用失敗。對於重試同樣需要記錄調用耗時，且正常調用與重試調用需分開記錄。

除了需要監控RPC耗時外，還需要監控結果處理階段Get等待時長，這個時間纔是真正對應用性能有影響的時間。由於底層是分頁調用，所以業務調用次數和底層RPC調用次數並不相同。

3）分頁異步結果不能合併，否則無法獲取異常Provider信息

底層異步調用結果，必須通過包裝類原樣返回給上層，除了上邊提到的需要單分頁重試外，另一個原因是必須保留異步結果，在分頁超時後才能輸出超時的Provider信息。這是由於Provider信息依賴JSF框架的JSFCompletableFuture，如果在底層合併結果，會導致信息丟失。

4）每頁超時時間需單獨控制

分頁調用過程如上圖所示，在結果處理時，每頁Get超時時間需要單獨控制，因爲獲取結果是順序進行，獲取後邊的分頁時，前邊分頁等待的時間也應計算在內，以保證整個獲取結果的時間不超過單個分頁的最大超時時間。 計算公式如下：

超時=RPC超時時間 > (當前時間-異步調用開始時間) ? RPC超時時間 – (當前時間-異步調用開始時間) : 0

5）分頁均衡

爲避免最後一頁數據過少造成數據傾斜，需要將請求數據均分到每一頁，以最大限度提高整個請求的性能。

四、收益

改造完成後購物車核心接口耗時減少30%，保證用戶體驗，節省大量服務器資源。 後續增加新的RPC接口時，只要處在調用拓撲的非關鍵路徑上，對購物車性能沒有太大影響。 另外，容量增加時除少數不能分頁調用的接口外，對性能影響已經比較小。

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