📕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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JVM知识体系详解
类加载机制
Java虚拟机（JVM）中的类加载机制是Java语言运行时内存管理的重要部分，其核心在于确保Java代码的执行安全性和效率。类加载机制主要涉及以下几个过程：
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加载：此过程涉及将
.class文件读入JVM，并为之创建一个Class对象。在加载过程中，JVM会使用类加载器（ClassLoader）来查找和读取.class文件。类加载器可以是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）、扩展类加载器（Extension ClassLoader）或应用程序类加载器（Application ClassLoader）。 -
验证：验证过程是确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题。这包括字节码验证、符号引用验证和类文件结构验证等。验证过程有助于防止恶意代码对JVM的破坏。
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准备：在准备阶段，为类变量分配内存，并设置默认初始值。对于基本数据类型，其初始值通常是0、false或null；对于引用类型，其初始值为null。
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解析：解析过程将符号引用转换为直接引用。符号引用是编译时的类、接口、字段和方法的引用，而直接引用是直接指向对象的引用。
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初始化：初始化阶段是执行类构造器
<clinit>()方法的过程。此方法由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生。
双亲委派模型
双亲委派模型是Java类加载机制的一个设计原则，要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。这种设计确保了Java程序的安全性和稳定性。
当类加载器请求加载某个类时，首先将请求委派给父类加载器。只有当父类加载器无法完成这个请求时，子类加载器才会尝试自己去加载。这种委派机制有助于避免类的重复加载，同时也保证了核心API的稳定性。
自定义类加载器
自定义类加载器允许开发者在运行时动态加载类。这可以通过继承ClassLoader类并重写findClass方法实现。自定义类加载器可以用于实现各种高级功能，例如实现类热替换、加载特定版本的类库等。
模块化系统（JPMS）
Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的模块化系统，它提供了一种新的方式来组织、打包和部署Java应用程序。JPMS通过模块定义文件（module-info.java）来声明模块的依赖关系，从而提高了Java程序的模块化和可维护性。
内存模型
JVM的内存模型包括以下几个运行时数据区：
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堆：堆是JVM中最大的内存区域，用于存放几乎所有的对象实例以及数组。堆内存的分配和回收由垃圾回收器（Garbage Collector，GC）负责。
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栈：每个线程都有自己的栈，用于存放局部变量表、操作数栈、方法出口等信息。栈内存的分配和回收是线程私有的。
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方法区：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。方法区是所有线程共享的。
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PC寄存器：PC寄存器用于存放当前线程所执行的指令的地址。PC寄存器是线程私有的。
内存溢出场景分析
内存溢出通常发生在以下场景：
- 创建的对象太多，导致堆内存不足。
- 循环引用导致垃圾回收器无法回收对象。
- 大型数组或对象导致栈溢出。
针对内存溢出问题，可以通过以下方法进行解决：
- 优化代码，减少对象创建。
- 使用弱引用或软引用，避免循环引用。
- 使用栈大小调整参数（如
-Xss）来增加栈内存大小。
垃圾回收
垃圾回收是JVM自动管理内存的重要机制。其核心思想是回收不再使用的对象所占用的内存。垃圾回收算法主要包括以下几种：
- 标记-清除算法：分为标记和清除两个阶段，首先标记所有可达对象，然后清除未被标记的对象。
- 复制算法：将内存分为两块，每次只使用其中一块，当这一块内存快满时，将存活的对象复制到另一块内存，然后清空原内存。
- 标记-整理算法：在标记-清除算法的基础上，增加了整理步骤，将存活对象移动到内存的一端，从而减少内存碎片。
JIT编译优化
JIT编译器是JVM的一个重要组成部分，它可以将字节码编译成本地机器码，从而提高程序运行效率。JIT编译优化主要包括以下几种：
- 类型推导：根据程序运行时的类型信息，自动推导变量类型，减少类型检查的开销。
- 常量折叠：将常量表达式在编译时进行计算，减少运行时的计算开销。
- 逃逸分析：分析对象的创建和使用情况，将一些对象直接在栈上分配，减少堆内存的分配和回收开销。
Spring Boot知识体系详解
自动配置
Spring Boot通过自动配置功能简化了Spring应用的配置过程。自动配置的核心是@EnableAutoConfiguration注解。当Spring Boot启动时，它会根据类路径下添加的jar包以及项目代码中的某些注解，自动配置Spring应用。
@EnableAutoConfiguration原理
@EnableAutoConfiguration注解利用了Spring的条件化配置机制。当Spring启动时，它会查找所有带有@Conditional注解的Bean定义，并根据条件判断是否创建该Bean。常见的条件包括@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean等。
条件化配置（@Conditional）
@Conditional注解允许基于不同的条件动态地创建Bean。例如，@ConditionalOnClass注解用于判断类路径下是否存在某个类，如果存在，则创建该类的Bean。
自定义Starter开发
自定义Starter允许开发者将常用的依赖和配置封装成一个模块，方便其他开发者使用。这可以通过创建一个Maven项目，并添加必要的依赖和配置文件实现。
起步依赖
起步依赖是Spring Boot项目的核心依赖，它包含了Spring Boot的核心库以及相关依赖。通过添加起步依赖，可以简化项目的构建过程。
依赖管理机制（BOM文件）
BOM（Bill of Materials）文件定义了项目依赖的版本信息，有助于解决版本冲突问题。BOM文件可以确保项目中的所有依赖都使用相同的版本。
版本冲突解决
通过使用BOM文件或指定依赖的版本号，可以解决版本冲突问题。例如，在Maven项目中，可以使用<dependencyManagement>标签来指定依赖的版本。
第三方库集成模式
Spring Boot支持多种第三方库集成模式，包括声明式集成、编程式集成等。声明式集成通过配置文件或注解来实现，编程式集成则通过代码来实现。
Actuator
Spring Boot Actuator提供了一系列端点，用于监控和管理Spring Boot应用。这些端点包括健康检查端点、度量指标收集端点等。
健康检查端点
健康检查端点允许开发者检查应用的健康状态。Spring Boot提供了@HealthIndicator注解，用于定义健康检查逻辑。
度量指标收集
Spring Boot Actuator支持收集应用的各种度量指标，如内存使用情况、线程数等。这些度量指标可以通过JMX、Prometheus等工具进行收集和监控。
自定义Endpoint开发
开发者可以通过实现Endpoint接口来创建自定义端点。自定义端点可以提供自定义的监控和管理功能。
配置文件管理
Spring Boot支持多环境配置，可以通过application-{profile}.yml文件来配置不同环境下的参数。Spring Boot会根据当前环境自动加载相应的配置文件。
配置加载优先级
Spring Boot会按照以下优先级加载配置：
- 命令行参数
application.properties/application.ymlapplication-{profile}.properties/application-{profile}.yml- jar包中的
META-INF/spring.factories
动态配置刷新
Spring Boot支持动态刷新配置，使得开发者可以在运行时修改配置并立即生效。这可以通过Spring Cloud Config或Spring Cloud Bus等工具实现。
监控与日志
Spring Boot提供了多种监控和日志解决方案，如Micrometer、Logback/SLF4J等。这些解决方案可以帮助开发者更好地监控和管理Spring Boot应用。
分布式链路追踪
Spring Boot支持分布式链路追踪，如Zipkin、Jaeger等。分布式链路追踪可以帮助开发者追踪跨多个服务的请求，从而更好地定位和解决问题。
扩展机制
Spring Boot提供了多种扩展机制，如自定义AutoConfiguration、Bean生命周期扩展点等。这些扩展机制可以帮助开发者扩展Spring Boot的功能。
响应式编程支持
Spring Boot支持响应式编程，如Spring WebFlux等。响应式编程可以帮助开发者构建异步、非阻塞的应用程序。
通过以上对JVM和Spring Boot知识体系的详细解析，我们可以看到这两个技术之间存在着紧密的联系。JVM为Spring Boot提供了运行时环境，而Spring Boot则基于JVM实现了各种高级功能。在实际开发中，我们需要深入理解这两个技术，以便更好地构建高性能、可维护的Java应用。
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