JVM与Spring Boot精髓

最新推荐文章于 2025-08-05 09:19:14 发布
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#Java # JVM # Performance Optimization

📕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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Java程序员廖志伟

💡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。

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一、JVM知识体系

JVM（Java虚拟机）作为Java程序执行的基石，它不仅负责解释执行字节码，还提供了一系列运行时环境。下面将详细解析JVM知识体系中的各个关键组成部分。

类加载机制

类加载机制是JVM的核心机制之一，它负责将类文件转换为JVM可以识别的Class对象，并保证每个类的加载都是唯一的。

  1. 加载（Loading）：在这一阶段，类加载器会通过查找并读取.class文件，创建一个Class对象。这一过程通常涉及以下步骤：

    • 类加载器根据指定的类路径查找类文件。
    • 验证文件格式是否正确，例如文件魔数和版本信息。
    • 解析类的全名，确保没有歧义。

  2. 连接（Linking）：连接过程包括验证、准备和解析三个子阶段。

    • 验证：确保类的信息符合JVM规范，包括字节码的校验、符号引用的校验等。
    • 准备：为类变量分配内存，并设置默认初始值。
    • 解析：将符号引用转换为直接引用，如将方法句柄转换为指向实际方法的指针。

  3. 初始化（Initialization）：初始化阶段负责执行类变量的赋值动作和静态代码块。

类加载过程

类加载过程涉及到以下几个关键步骤：

  • 加载：类加载器通过findClass方法查找并加载.class文件。
  • 验证：检查.class文件是否完整，字节码是否安全。
  • 准备：为类变量分配内存，并设置默认值。
  • 解析：将符号引用转换为直接引用。
  • 初始化：执行静态代码块，并初始化类变量。

双亲委派模型

双亲委派模型是一种安全机制，要求除了启动类加载器外，其他类加载器都应先委托父类加载器进行类加载。

  1. 当子类加载器收到类加载请求时，它会先请求父类加载器加载该类。
  2. 如果父类加载器无法完成加载，则子类加载器尝试自己加载。

自定义类加载器

自定义类加载器允许开发者根据需求定制类加载过程。

  1. 通过继承ClassLoader类并重写findClass方法，可以自定义类加载逻辑。
  2. 自定义类加载器常用于模块化系统和热部署场景。

模块化系统（JPMS）

Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的模块化系统，它通过模块定义来组织代码，提高系统性能和安全性。

  1. 模块通过module-info.java文件进行定义，指定模块的依赖和暴露的包。
  2. JPMS使用模块路径来定位模块，并利用模块封装机制来防止类冲突。

内存模型

JVM的内存模型包括以下几个区域：

  • 堆（Heap）：存储所有类实例和数组的对象。
  • 栈（Stack）：存储局部变量和方法调用栈帧。
  • 方法区（Method Area）：存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等。
  • PC寄存器（PC Register）：指示当前线程执行的指令地址。

内存溢出场景分析

内存溢出通常发生在以下场景：

  • 堆内存不足：创建大量对象或大对象。
  • 栈内存不足：长时间占用栈内存，如递归调用。
  • 方法区内存不足：加载大量类。

垃圾回收

垃圾回收（GC）是JVM自动管理内存的机制，它通过回收不再使用的对象来避免内存泄漏。

  1. GC Roots可达性分析：通过GC Roots（如栈帧中的引用、静态变量等）来识别可达的对象。
  2. 分代收集理论：将堆内存分为新生代和老年代，分别采用不同的回收策略。
  3. 引用类型：包括强引用、软引用、弱引用和虚引用，它们在垃圾回收中的行为不同。
  4. 垃圾回收算法：包括标记-清除、复制算法和标记-整理等。

并发收集器

并发收集器旨在减少垃圾回收的停顿时间，例如CMS（Concurrent Mark Sweep）和G1（Garbage-First）。

停顿时间控制策略

JVM提供了多种策略来控制垃圾回收的停顿时间，如通过调整垃圾回收器的参数来平衡吞吐量和响应时间。

性能调优

性能调优是优化JVM性能的过程，包括调整JVM参数、监控内存使用情况、分析GC日志等。

JIT编译优化

JIT编译器将字节码编译成本地机器码，以提高程序的执行效率。

二、Spring Boot知识体系

Spring Boot是一个开源的Java框架，它通过简化Spring应用的创建和配置过程，使得开发更加高效。

自动配置

Spring Boot的自动配置功能允许开发者减少手动配置的工作量。

  1. @EnableAutoConfiguration原理：通过扫描类路径下的jar包，查找带有@SpringBootApplication注解的类，然后根据类路径中的类自动配置Spring上下文。
  2. 条件化配置（@Conditional）：允许根据特定的条件来启用或禁用配置。

自定义Starter开发

自定义Starter可以帮助开发者将常用的依赖和配置封装起来，方便其他开发者使用。

起步依赖

起步依赖（Starters）是Spring Boot的核心概念之一，它简化了依赖管理过程。

依赖管理机制

Spring Boot使用Maven或Gradle来管理依赖，其中BOM（Bill of Materials）文件用于确保不同项目使用相同的依赖版本。

版本冲突解决

Spring Boot通过依赖管理机制来避免版本冲突，但有时可能需要手动调整依赖版本来解决问题。

第三方库集成模式

Spring Boot支持多种第三方库的集成模式，包括依赖注入、事件驱动和声明式配置等。

Actuator

Spring Boot Actuator提供了一系列端点，用于监控和管理Spring Boot应用程序。

  • 健康检查端点：用于检查应用程序的健康状态。
  • 度量指标收集：用于收集应用程序的性能指标。
  • 自定义Endpoint开发：允许开发者开发自定义端点来满足特定的监控需求。

配置文件管理

Spring Boot使用配置文件来管理应用程序的配置，支持多种配置文件格式，如.properties和.yml。

  • 多环境配置：通过application-{profile}.yml来支持不同的配置环境，如开发、测试和生产。
  • 配置加载优先级：Spring Boot按照一定的优先级加载配置文件。
  • 动态配置刷新：允许在运行时动态更新配置。

监控与日志

Spring Boot提供了集成监控和日志的工具，如Micrometer和Logback/SLF4J。

  • Micrometer集成：用于集成不同的监控工具。
  • Logback/SLF4J配置：用于配置日志记录器。

分布式链路追踪

Spring Boot支持分布式链路追踪，如Zipkin和Jaeger。

扩展机制

Spring Boot提供了多种扩展机制，如自定义AutoConfigurationBean、生命周期扩展点和响应式编程支持等。

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框架是如何协同工作的。JVM为Java应用程序提供了运行时环境，而Spring Boot则简化了Spring应用程序的创建和配置过程。两者结合，使得Java开发者能够更高效地开发高性能和可维护的应用程序。

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JVM & Spring Boot精髓
我是Java程序员廖志伟，感谢朋友们的支持！不定期贡献一篇高品质、过万文字、图文并茂且附有视频解说、满载代码示例注释的良心之作，坚决杜绝粗制乱造。
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jvm实例，tomcat容器，spring容器，在内存中的关系 问题： 1.一个java项目对应一个jvm 吗？ 2.tomcat里面加载多个java项目 ，是不是用了一个jvm？ 3.java项目中的spring容器，部署到tomcat容器，启动tomcat以后的jvm实例 ，在内存中是怎么一个包含关系？ 1、集群环境可能是多个jvm 2、一个java进程就是一个jvm，main方法启动的，而同一个tomcat的多个web应用都在一个jvm里 3、jvm包含tomcat运行环境，tomcat加载了应用上
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唐白河.zip
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