📕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）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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。
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💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。
一、JVM知识体系
类加载机制
Java虚拟机（JVM）中的类加载机制是Java语言实现动态性、扩展性的核心，它确保了类的唯一性和安全性。在类加载过程中，JVM通过类加载器来负责加载类文件。类加载器通常分为启动类加载器、扩展类加载器和应用程序类加载器。
- 启动类加载器：负责加载存放在JDK的lib目录中的，或被-Xbootclasspath参数指定的路径中的，并且被Java运行时环境执行的类库（如rt.jar、resources.jar等）。
- 扩展类加载器：负责加载Java的扩展库。默认情况下，它加载JRE的lib/ext目录中的所有jar包。
- 应用程序类加载器：负责加载用户类路径（classpath）上的所有类库。
类加载机制的核心流程如下：
- 加载：查找并读取类定义，将类数据从文件系统加载到内存，创建一个Class对象。
- 验证：确保类符合JVM规范，不包含任何会导致安全问题的代码。
- 准备：为类变量分配内存，并设置默认初始值（对于数值类型是0，对于引用类型是null）。
- 解析：将符号引用转换为直接引用。
- 初始化：执行类构造器 ()方法，初始化类变量，执行静态代码块。
双亲委派模型
双亲委派模型是Java类加载机制的一个关键特征。它规定，当一个类加载器需要加载一个类时，它会首先请求其父类加载器加载该类，只有当父类加载器无法完成加载任务时，才由子类加载器尝试加载。
这种模型的优点是避免类的重复加载，防止不同类加载器加载同一个类，保证类型的一致性。例如，应用程序中的类加载器会请求扩展类加载器加载类，而扩展类加载器会请求启动类加载器加载，如果启动类加载器已经加载了该类，则不会重复加载。
自定义类加载器
自定义类加载器允许开发者根据需求，实现特定的类加载逻辑。例如，可以实现一个自定义类加载器，从特定的URL路径或远程服务器加载类。
自定义类加载器需要继承自java.lang.ClassLoader类，并重写findClass(String name)方法，实现类的查找逻辑。
模块化系统（JPMS）
Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的一个模块化系统，它通过模块化的方式提高了Java程序的灵活性和可维护性。每个模块可以包含一组类和资源，并定义了其依赖关系。
JPMS的核心组件包括：
- 模块声明：每个模块通过一个
module-info.java文件声明其模块属性，如名称、版本、主类、依赖等。 - 模块解析：JVM在启动时，根据模块声明，解析模块之间的依赖关系。
- 模块加载：JVM根据解析结果，加载所需的模块。
- 模块封装：模块的内部结构被封装起来，其他模块只能通过模块提供的接口来访问。
内存模型
JVM的内存模型主要包括以下部分：
- 堆：存储对象实例和数组的内存区域，是动态分配的。
- 栈：存储局部变量和方法调用栈，是线程私有的。
- 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，是共享的。
- PC寄存器：存储当前线程所执行的指令的地址。
- 本地方法栈：存储本地方法（如C/C++方法）的调用栈。
- 直接内存：用于NIO操作的数据缓冲区，不受GC管理。
内存溢出场景分析
内存溢出是指JVM消耗的内存超过了可用内存的情况。常见的内存溢出场景包括：
- 堆溢出：当堆内存不足以存储对象时，会发生堆溢出。可以通过调整JVM的堆内存参数（如-Xmx）来解决。
- 栈溢出：当方法调用太深，导致栈空间不足时，会发生栈溢出。可以通过减少方法调用深度或增加栈内存大小（如-Xss）来解决。
- 方法区溢出：当方法区内存不足以存储类信息等数据时，会发生方法区溢出。可以通过增加方法区大小（如-XX:MaxPermSize）来解决。
垃圾回收
垃圾回收（GC）是JVM自动管理内存的一种机制，它通过回收不再使用的对象来释放内存。JVM提供了多种垃圾回收算法，包括：
- 标记-清除算法：先标记所有可达对象，然后清除未被标记的对象。
- 标记-整理算法：先标记所有可达对象，然后移动未被标记的对象，清理掉空闲的内存空间。
- 复制算法：将对象分为两个区域，每次只使用其中一个区域，当该区域满了之后，将存活对象复制到另一个区域，并清空旧区域。
性能调优
JVM性能调优主要包括以下几个方面：
- JVM参数配置：通过调整JVM参数，如堆内存大小、垃圾回收策略等，来优化JVM性能。
- 内存泄漏诊断：通过工具诊断内存泄漏问题，并进行修复。
- JIT编译优化：JIT编译器可以将Java字节码编译成本地机器码，提高程序执行效率。
二、Spring Boot知识体系
自动配置
Spring Boot的自动配置功能可以根据项目依赖自动配置Spring应用程序。自动配置的原理如下：
- 条件化配置：Spring Boot使用
@Conditional注解来实现条件化配置，只有满足特定条件时，才会进行配置。 - 条件注解：Spring Boot定义了一系列条件注解，如
@ConditionalOnClass、@ConditionalOnBean、@ConditionalOnProperty等，用于判断是否满足配置条件。 - 配置条件处理器：Spring Boot提供了多种配置条件处理器，如
SpringBootCondition、SpEL等，用于处理复杂的配置条件。
@EnableAutoConfiguration原理
@EnableAutoConfiguration注解是Spring Boot自动配置的核心。当Spring Boot应用程序启动时，它会扫描类路径下的所有类，并寻找带有@EnableAutoConfiguration注解的类。然后，Spring Boot会根据这些类依赖的jar包和配置文件，自动配置相应的Bean。
条件化配置（@Conditional）
条件化配置允许我们在某些条件下才进行配置，这样可以避免不必要的配置和资源浪费。例如，我们可以通过@ConditionalOnClass注解来指定只有当存在某个类时，才进行配置。
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，简化依赖管理。开发自定义Starter的主要步骤如下：
- 创建一个Maven项目，并添加Spring Boot的父项目依赖。
- 定义Starter的依赖关系，包括Spring Boot Starter、第三方库等。
- 创建一个配置类，用于配置Starter的Bean。
- 将配置类打包成一个jar包，并添加到Starter的依赖关系中。
起步依赖
起步依赖（Starter）是Spring Boot提供的依赖管理机制，它将常用的库和依赖打包在一起，方便开发者使用。例如，Spring Boot Web Starter包含了Spring MVC、Thymeleaf等库。
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，它可以确保项目的所有依赖版本一致。Spring Boot使用BOM文件来管理其依赖的版本。
版本冲突解决
在多项目依赖的情况下，可能会出现版本冲突问题。解决版本冲突的方法包括：
- 依赖树分析：通过分析依赖树，找出冲突的依赖关系，并进行调整。
- 排除依赖：使用
<exclusions>标签来排除冲突的依赖。 - 升级依赖：将冲突的依赖升级到更高版本。
第三方库集成模式
Spring Boot支持多种第三方库集成模式，包括直接依赖、依赖传递、条件依赖等。
- 直接依赖：直接在项目中引入第三方库。
- 依赖传递：通过其他依赖传递到项目中。
- 条件依赖：根据特定条件引入第三方库。
Actuator
Spring Boot Actuator提供了一系列端点，可以用于监控和管理Spring Boot应用程序。这些端点包括：
- 健康检查端点：可以检查应用程序的健康状态，如是否启动成功、服务是否可用等。
- 度量指标收集：可以收集应用程序的运行数据，如内存使用情况、线程数量等。
- 自定义Endpoint开发：可以自定义端点，以满足特定的监控需求。
配置文件管理
Spring Boot支持多环境配置，可以通过配置文件（如application-{profile}.yml）来管理不同环境下的配置。
配置加载优先级
Spring Boot会根据配置文件的优先级来加载配置。例如，application.yml的优先级高于application-dev.yml。
动态配置刷新
Spring Boot支持动态配置刷新，可以在应用程序运行时修改配置并立即生效。
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。
分布式链路追踪
Spring Boot支持分布式链路追踪，可以帮助开发者追踪请求在分布式系统中的执行路径。
扩展机制
Spring Boot提供了多种扩展机制，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，可以方便地开发异步、非阻塞的应用程序。
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