📕我是廖志伟，一名Java开发工程师、《Java项目实战——深入理解大型互联网企业通用技术》（基础篇）、（进阶篇）、（架构篇）清华大学出版社签约作家、Java领域优质创作者、优快云博客专家、阿里云专家博主、51CTO专家博主、产品软文专业写手、技术文章评审老师、技术类问卷调查设计师、幕后大佬社区创始人、开源项目贡献者。
📘拥有多年一线研发和团队管理经验，研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper)，消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。
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一、JVM知识体系
- 类加载机制
在Java虚拟机（JVM）中，类加载机制是一个至关重要的过程，它确保了在运行时正确地加载和初始化类。类加载的整个过程被分为几个阶段：
（1）加载：在这个过程中，JVM通过类加载器（ClassLoader）将字节码文件（.class文件）加载到内存中。类加载器分为启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）、扩展类加载器（Extension ClassLoader）和应用类加载器（Application ClassLoader）。启动类加载器负责加载JVM自带的库，扩展类加载器负责加载JVM扩展库，应用类加载器负责加载应用程序的类。
（2）验证：类加载器在加载类文件后，会进行验证，确保类文件的字节码符合JVM规范。验证过程包括文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。
（3）准备：为类变量分配内存，并设置默认初始值。对于布尔和基本数据类型的变量，初始值是false和0，而对于对象类型的变量，初始值是null。
（4）解析：将符号引用转换为直接引用，这是将类、接口、字段和方法的符号引用替换为直接引用的过程。
（5）初始化：初始化阶段是执行类构造器（ ()方法）的过程，为类的静态变量赋值并执行静态代码块。
- 双亲委派模型
双亲委派模型是Java类加载机制的核心原则之一。在这种模型下，类加载器首先请求其父类加载器进行类加载，只有当父类加载器无法完成加载任务时，才由自己加载。这种模型保证了Java类库的稳定性和安全性，防止了不同版本的JVM之间的冲突。
- 自定义类加载器
自定义类加载器允许开发者实现特定的类加载逻辑，以满足特定的需求。例如，可以创建一个类加载器来加载特定格式的文件，或者实现热部署功能。
- 模块化系统（JPMS）
Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的一个模块化系统，它通过模块来组织代码，使得代码更加模块化、可重用和可维护。模块通过模块描述符（module-info.java）来声明其依赖关系。
- 内存模型
JVM内存模型是JVM运行时的核心组成部分，它定义了内存的布局和访问方式。内存模型主要包括以下几个部分：
（1）运行时数据区：包括方法区、堆、栈、程序计数器（PC寄存器）和本地方法栈。
（2）堆：用于存放几乎所有的对象实例，是动态分配的。
（3）栈：每个线程有一个栈，用于存储局部变量表、操作数栈和方法出口等信息。
（4）方法区：用于存放已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据。
（5）PC寄存器：用于存储当前线程所执行的指令地址。
- 内存溢出场景分析
内存溢出是指程序在运行过程中，由于内存不足而导致的程序崩溃。常见的内存溢出场景包括：
（1）堆内存溢出：通常是由于创建了大量的对象实例，导致堆内存耗尽。
（2）栈内存溢出：通常是由于递归调用或方法栈过深导致的。
- 垃圾回收
垃圾回收（GC）是JVM自动回收不再使用的对象所占用的内存空间的过程。垃圾回收过程主要包括以下几个步骤：
（1）GC Roots可达性分析：从GC Roots开始，遍历所有可达对象，确定哪些对象是可达的。
（2）分代收集理论：将对象分为新生代（Young区）和老年代（Old区），针对不同代采用不同的回收策略。
（3）引用类型：Java中的引用类型包括强引用、软引用、弱引用和虚引用。
（4）垃圾回收算法：常见的垃圾回收算法包括标记-清除、复制、整理算法。
（5）并发收集器：常见的并发收集器包括CMS（Concurrent Mark Sweep）和G1（Garbage-First）。
（6）停顿时间控制策略：通过调整垃圾回收算法和参数，控制垃圾回收过程中的停顿时间。
（7）性能调优：通过JVM参数配置（如Xms、Xmx等）和内存泄漏诊断来优化JVM性能。
二、Spring Boot知识体系
- 自动配置
Spring Boot通过自动配置功能，可以自动配置Spring框架和第三方库的依赖。自动配置的原理如下：
（1）@EnableAutoConfiguration：通过该注解开启自动配置功能。
（2）条件化配置（@Conditional）：根据不同的条件，动态地启用或禁用配置。
（3）自定义Starter：通过自定义Starter，可以将第三方库的自动配置集成到Spring Boot项目中。
- 起步依赖
Spring Boot使用起步依赖（Starters）来简化依赖管理。起步依赖包含了一组预先配置好的依赖，用户只需添加起步依赖即可引入所需的所有依赖。
- 依赖管理机制
Spring Boot使用Maven或Gradle作为构建工具，通过pom.xml或build.gradle文件来管理依赖。BOM（Bill of Materials）文件用于统一管理项目中的依赖版本，解决版本冲突问题。
- 第三方库集成模式
Spring Boot支持多种第三方库集成模式，包括：
（1）通过起步依赖直接集成。
（2）通过自定义Starter集成。
（3）通过依赖注入集成。
- Actuator
Spring Boot Actuator是一个用于监控和管理Spring Boot应用程序的工具。它提供了一系列端点，用于收集应用程序的健康信息、度量指标等。
- 配置文件管理
Spring Boot使用application.yml或application.properties文件来管理配置。支持多环境配置（如application-dev.yml、application-prod.yml）和动态配置刷新。
- 监控与日志
Spring Boot支持Micrometer集成、Logback/SLF4J配置等监控和日志功能。
- 分布式链路追踪
Spring Boot支持分布式链路追踪技术，如Zipkin、Jaeger等。
- 扩展机制
Spring Boot提供了丰富的扩展机制，包括：
（1）自定义AutoConfigurationBean。
（2）生命周期扩展点。
（3）响应式编程支持。
总结
本文深入浅出地解析了JVM和Spring Boot的核心知识点，包括类加载机制、内存模型、垃圾回收、自动配置、依赖管理、监控与日志等方面。通过这些知识点的串联，读者可以举一反三，更好地掌握Java和Spring Boot技术。在实际项目中，结合这些知识点，可以构建高性能、可维护的Java应用程序。
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