JVM与Spring Boot核心解析-优快云博客

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一、JVM知识体系

类加载机制 Java虚拟机（JVM）的类加载机制是Java语言实现动态性、灵活性的核心。它确保了类在运行时可以被加载、验证、准备和初始化。类加载器负责将类文件（.class）从文件系统或网络中加载到JVM中，并生成对应的java.lang.Class对象。这一过程涉及类加载器的选择、类文件格式的解析以及类加载器如何与JVM的运行时数据区交互。
类加载过程类加载过程分为三个阶段：加载、连接、初始化。

加载：类加载器负责将类二进制数据加载到内存中，生成Class对象。在这一阶段，类加载器会确定类的字节码来源，可能是本地文件系统、网络、JAR包或其他形式的存储。
连接：这一阶段分为验证、准备和解析三个子阶段。验证过程确保类的字节码结构正确，没有安全风险。准备阶段为类变量分配内存并设置默认值。解析阶段将符号引用转换为直接引用。
初始化：初始化阶段是执行类定义中的类初始化代码，包括静态字段赋值和静态代码块的执行。

双亲委派模型双亲委派模型是一种类加载策略，它要求类加载器首先委托其父类加载器加载类，只有当父类加载器无法加载时，才自己加载。这种模型确保了类型的安全性和单例性，避免了类加载过程中的潜在冲突。
自定义类加载器自定义类加载器可以通过继承java.lang.ClassLoader类或实现java.lang.ClassLoader接口创建。这允许开发者实现自定义的类加载逻辑，例如，实现特定的类文件解析、加载路径或安全策略。
模块化系统（JPMS） Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的一种模块化系统，它通过模块化技术优化了JVM的启动时间和运行时性能。模块化系统允许开发者将代码划分为多个模块，并按需加载，减少了JVM的启动时间和运行时资源消耗。
内存模型 JVM内存模型分为运行时数据区和非运行时数据区。

运行时数据区：
- 堆：存储所有线程共享的对象实例。垃圾回收主要在这一区域进行。
- 栈：存储线程私有的运行时数据，包括局部变量、操作数栈等。栈的内存分配和回收速度非常快。
- 方法区：存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据。方法区是永久代（PermGen）在Java 8之后的替代品。
- PC寄存器：存储当前线程所执行的字节码的索引。

内存溢出场景分析内存溢出是指JVM在运行过程中消耗的内存超过其可用内存，导致程序崩溃。内存溢出的场景主要包括：堆内存溢出、栈内存溢出、方法区内存溢出等。
垃圾回收垃圾回收（GC）是指JVM自动回收不再使用的对象占用的内存。垃圾回收的主要目的是避免内存泄漏和减少内存溢出的风险。垃圾回收器通过标记-清除、复制、整理等算法来回收内存。
GC Roots可达性分析 GC Roots是一组特殊的对象，作为垃圾回收的起点。通过遍历GC Roots可达性分析，可以确定哪些对象是可回收的。
分代收集理论分代收集理论将JVM内存划分为Young、Old等区域，针对不同区域采用不同的回收策略。例如，新生代使用复制算法，老年代使用标记-清除或标记-整理算法。
引用类型引用类型分为强引用、软引用、弱引用、虚引用。它们在垃圾回收中的作用不同。强引用是最常见的引用类型，它阻止对象被垃圾回收器回收。软引用和弱引用则允许对象在内存不足时被回收。
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。标记-清除算法通过标记所有可达对象，然后清除未被标记的对象。复制算法将内存分为两个相等的区域，每次只使用一个区域，当该区域快满时，将存活对象复制到另一个区域，并清空原区域。
并发收集器并发收集器包括CMS（Concurrent Mark Sweep）和G1（Garbage-First）等，它们在垃圾回收过程中尽量减少对应用程序的干扰。并发收集器在应用程序运行期间进行垃圾回收，以减少停顿时间。
停顿时间控制策略停顿时间控制策略包括最大停顿时间、自适应停顿时间等，用于优化垃圾回收性能。这些策略旨在最小化垃圾回收对应用程序性能的影响。
性能调优性能调优主要包括JVM参数配置、内存泄漏诊断、JIT编译优化等方面。通过调整JVM参数，可以优化垃圾回收、内存分配等操作，提高应用程序的性能。

二、Spring Boot知识体系

自动配置 Spring Boot通过自动配置机制，自动配置项目中所需的Bean和依赖。自动配置的核心是@EnableAutoConfiguration注解。自动配置通过扫描项目中的依赖，自动配置相关的Bean和依赖。
@EnableAutoConfiguration原理 @EnableAutoConfiguration通过扫描项目中的依赖，自动配置相关的Bean和依赖。其原理是条件化配置（@Conditional）。条件化配置是一种根据特定条件选择性地执行配置的方式。
条件化配置（@Conditional）条件化配置是一种根据特定条件选择性地执行配置的方式。Spring Boot中常用的条件化配置注解有@ConditionalOnClass、@ConditionalOnBean等。
自定义Starter开发自定义Starter可以帮助开发者快速集成第三方库。通过创建一个Maven项目，并添加相关依赖和配置，即可开发自定义Starter。
起步依赖起步依赖是Spring Boot项目中的依赖管理机制，它将所有依赖整合到一个Maven或Gradle项目中。
依赖管理机制（BOM文件） BOM（Bill of Materials）文件是一种依赖关系管理文件，它定义了项目中所有依赖的版本信息。BOM文件有助于解决版本冲突问题。
版本冲突解决解决版本冲突的方法包括：使用BOM文件、依赖继承、依赖排除等。
第三方库集成模式 Spring Boot支持多种第三方库集成模式，如依赖注入、事件驱动等。
Actuator Spring Boot Actuator是一个端点库，它提供了健康检查、度量指标收集等功能。
健康检查端点健康检查端点可以检查应用程序的运行状态，如内存、CPU、磁盘等。
度量指标收集度量指标收集是指收集应用程序的运行数据，如请求次数、响应时间等。
自定义Endpoint开发通过实现org.springframework.boot.actuate.endpoint.Endpoint接口，可以自定义健康检查端点。
配置文件管理 Spring Boot支持多环境配置，如开发环境、测试环境、生产环境等。配置文件管理主要包括application-{profile}.yml文件。
配置加载优先级配置加载优先级是指配置文件在加载过程中的优先级，如application.yml优先于application-dev.yml。
动态配置刷新动态配置刷新是指实时更新配置文件，无需重启应用程序。
监控与日志 Spring Boot支持多种监控与日志框架，如Micrometer、Logback/SLF4J等。
分布式链路追踪分布式链路追踪是指追踪分布式系统中各个组件之间的调用关系。Spring Boot支持分布式链路追踪框架，如Zipkin、Skywalking等。
扩展机制 Spring Boot提供了丰富的扩展机制，如自定义AutoConfigurationBean、生命周期扩展点等。
响应式编程支持 Spring Boot支持响应式编程，如Reactor、Project Reactor等。

总结：本文从JVM和Spring Boot两个角度，详细介绍了相关的知识点。通过串联多个知识点，可以更好地理解JVM和Spring Boot的原理和运用。在实际开发中，我们可以根据具体需求，灵活运用这些知识，提高应用程序的性能和稳定性。

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