📕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。
📘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。
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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。
JVM知识体系补充说明
1. 类加载机制
在类加载机制中，JVM的类加载器负责从类路径中定位类文件，并将类文件中的字节码转换成运行时数据结构。这一过程中涉及到的技术实现细节如下：
- 类文件结构解析：类文件遵循特定的结构，包括魔数、版本号、常量池、字段、方法、属性等信息。类加载器首先解析类文件结构，提取必要信息。
- 类文件读取：类加载器通过文件I/O操作从文件系统或网络中读取类文件内容，并将其存储在内存中。
- Class对象创建：根据类文件内容，类加载器创建一个Class对象，该对象包含类的基本信息和方法。
- 符号引用转换：JVM在加载类时，使用符号引用来表示类、字段、方法等。符号引用在运行时需要转换为直接引用。类加载器负责这一转换过程。
2. 类加载过程
类加载过程分为加载、连接和初始化三个阶段：
- 加载阶段：加载阶段负责将类的二进制数据加载到JVM中，并生成一个Class对象。这一过程涉及以下技术实现细节：
- 类文件解析：解析类文件中的常量池，将符号引用转换为直接引用。
- 类对象创建：创建一个Class对象，存储类的基本信息和方法。
- 连接阶段：连接阶段负责验证Class对象的正确性，准备类变量，并将符号引用转换为直接引用。这一过程包括以下技术实现细节：
- 验证：检查类文件中的字节码是否符合JVM规范，确保类文件的安全性和稳定性。
- 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。
- 初始化阶段：初始化阶段负责执行类构造器（
()），初始化类变量。这一过程包括以下技术实现细节：
- 执行类构造器：调用类构造器，初始化类变量。
3. 双亲委派模型
双亲委派模型是JVM类加载机制的核心，其技术实现细节如下：
- 类加载器层次结构：JVM采用类加载器层次结构，包括启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）、扩展类加载器（Extension ClassLoader）和应用类加载器（Application ClassLoader）。
- 委托过程：当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。如果父类加载器无法加载，再由子类加载器加载。
4. 自定义类加载器
自定义类加载器允许用户根据特定需求创建类加载器。其技术实现细节如下：
- 继承ClassLoader：用户可以通过继承ClassLoader类或实现ClassLoader接口来创建自定义类加载器。
- 类文件定位：自定义类加载器需要实现findClass方法，该方法负责从特定位置定位类文件。
- 类文件读取：自定义类加载器需要实现readClassFile方法，该方法负责从文件系统中读取类文件内容。
5. 模块化系统（JPMS）
Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的模块化系统，其技术实现细节如下：
- 模块定义：模块通过module-info.java文件定义，其中包含模块的名称、导出、需要和开包等信息。
- 模块加载：JVM通过ModuleLayer类加载器负责模块的加载和解析。
- 模块依赖：模块之间通过模块依赖关系相互引用，JVM负责解析和验证这些依赖关系。
内存模型与运行时数据区补充说明
1. 内存模型
JVM的内存模型包括堆、栈、方法区和PC寄存器：
- 堆：堆是JVM内存中最大的部分，用于存储所有类的实例和数组的对象。堆内存分配和回收由垃圾回收器负责。
- 栈：栈是线程私有的内存区域，用于存储局部变量和方法调用栈。栈内存分配和回收速度快，但容量有限。
- 方法区：方法区存储类信息、常量、静态变量等。方法区内存分配和回收由垃圾回收器负责。
- PC寄存器：PC寄存器存储当前线程所执行的指令地址。PC寄存器是线程私有的，每个线程都有自己的PC寄存器。
2. 内存溢出场景分析
内存溢出是指JVM的内存不足以满足程序运行需求。常见场景包括：
- 堆内存溢出：当创建大量对象，导致堆内存不足时，会发生堆内存溢出。解决方法包括优化对象创建、使用轻量级对象、调整JVM堆内存参数等。
- 栈内存溢出：当递归调用深度过大，导致栈内存不足时，会发生栈内存溢出。解决方法包括优化递归算法、使用迭代算法、调整JVM栈内存参数等。
- 方法区内存溢出：当加载大量类，导致方法区内存不足时，会发生方法区内存溢出。解决方法包括优化类加载策略、使用轻量级类、调整JVM方法区内存参数等。
3. 直接内存管理
JVM提供直接内存（Direct Memory）来分配堆外内存，其技术实现细节如下：
- 分配策略：JVM提供不同的分配策略，如System.arrayCopy和sun.misc.Unsafe类。
- 内存回收：直接内存的回收由操作系统负责，JVM不参与直接内存的回收过程。
4. 垃圾回收
JVM通过垃圾回收机制自动回收不再使用的对象占用的内存。其技术实现细节如下：
- GC Roots可达性分析：从GC Roots开始，向上遍历可达对象，判断对象是否可达。
- 分代收集理论：将对象分为新生代（Young）、老年代（Old）和永久代（Perm），分别采用不同的回收策略。
- 引用类型：包括强引用、软引用、弱引用和虚引用。
5. 垃圾回收算法
常见的垃圾回收算法有标记-清除、复制和整理算法：
- 标记-清除算法：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：将对象分为两个部分，每次只使用其中一部分，当这部分使用完毕后，将另一部分复制到另一部分，并清空原来的部分。
- 整理算法：将内存中的对象按照一定的顺序排列，然后释放未使用的内存空间。
6. 并发收集器
JVM提供多种并发收集器，如CMS（Concurrent Mark Sweep）、G1（Garbage-First）和ZGC（Z Garbage Collector）：
- CMS收集器：CMS收集器是一种以低停顿时间为目标的并发收集器，适用于对停顿时间敏感的场景。
- G1收集器：G1收集器是一种以低延迟为目标，同时兼顾吞吐量的并发收集器。
- ZGC收集器：ZGC收集器是一种以低延迟为目标，同时兼顾吞吐量的并发收集器。
7. 停顿时间控制策略
JVM通过不同的策略来控制垃圾回收的停顿时间，如CMS的并发标记和清除阶段：
- CMS收集器的并发标记和清除阶段：在并发标记阶段，JVM允许应用程序继续运行；在并发清除阶段，JVM会暂停应用程序的执行，进行垃圾回收。
8. 性能调优
通过调整JVM参数（如-Xms、-Xmx等）来优化JVM性能：
- 堆内存参数：-Xms指定JVM启动时的堆内存大小，-Xmx指定JVM最大堆内存大小。
- 栈内存参数：-Xss指定JVM线程栈的大小。
9. 内存泄漏诊断
通过分析堆转储文件（Heap Dump）和线程转储文件（Thread Dump）来诊断内存泄漏：
- 堆转储文件：堆转储文件记录了JVM在某一时刻的内存状态，包括对象、类信息、方法等。
- 线程转储文件：线程转储文件记录了JVM在某一时刻的线程状态，包括线程栈、寄存器等。
10. JIT编译优化
JVM在运行时对热点代码进行编译优化，提高程序性能：
- 热点代码检测：JVM通过计数器检测热点代码，并将其编译成机器码。
- 编译优化：JVM对编译后的机器码进行优化，如指令重排、循环展开等。
Spring Boot知识体系补充说明
1. 自动配置
Spring Boot通过自动配置机制，根据项目依赖自动配置Spring框架和相关库：
- 自动配置原理：Spring Boot通过读取类路径下的META-INF/spring.factories文件，找到对应的AutoConfigure类，并调用其配置方法。
- 自动配置条件：Spring Boot通过条件化配置（@Conditional）根据特定条件，有选择地启用或禁用配置。
2. @EnableAutoConfiguration原理
@EnableAutoConfiguration原理如下：
- 读取spring.factories文件：Spring Boot在启动时会读取类路径下的META-INF/spring.factories文件。
- 查找AutoConfigure类：在spring.factories文件中，每个AutoConfigure类都对应一个配置类。Spring Boot通过类名查找对应的配置类。
- 调用配置方法：Spring Boot调用配置类的配置方法，实现自动配置。
3. 条件化配置（@Conditional）
条件化配置（@Conditional）允许根据特定条件，有选择地启用或禁用配置：
- @Conditional注解：@Conditional注解用于标识需要根据特定条件进行条件化配置的类或方法。
- 条件化配置类：条件化配置类包含具体的条件判断逻辑，当条件满足时，Spring Boot会启用或禁用相应的配置。
4. 自定义Starter开发
自定义Starter开发需要以下步骤：
- 创建Maven项目：创建一个Maven项目，添加Spring Boot依赖和配置。
- 添加依赖：在pom.xml文件中添加Spring Boot Starter依赖。
- 创建配置类：创建一个配置类，实现自动配置功能。
- 打包Starter：将Starter打包成jar包，供其他项目使用。
5. 起步依赖
Spring Boot提供了一系列起步依赖，简化了项目依赖管理：
- 起步依赖分类：起步依赖分为核心依赖、Web依赖、数据访问依赖等。
- 依赖版本管理：Spring Boot通过BOM文件统一管理项目依赖的版本。
6. 依赖管理机制（BOM文件）
BOM（Bill of Materials）文件用于统一管理项目依赖的版本：
- BOM文件内容：BOM文件包含项目依赖的名称、版本和提供者等信息。
- BOM文件作用：BOM文件可以确保项目依赖的一致性，避免版本冲突。
7. 版本冲突解决
解决版本冲突的方法包括：
- 选择合适的依赖版本：根据项目需求选择合适的依赖版本，避免版本冲突。
- 使用依赖管理工具：使用Maven或Gradle等依赖管理工具，自动解决版本冲突。
8. 第三方库集成模式
Spring Boot支持多种第三方库集成模式，如声明式集成、编程式集成等：
- 声明式集成：通过配置文件或注解的方式集成第三方库。
- 编程式集成：通过编写代码的方式集成第三方库。
9. Actuator
Spring Boot Actuator提供了一系列端点，用于监控和管理应用：
- 端点分类：端点分为健康检查端点、度量指标收集端点、自定义端点等。
- 健康检查端点：通过实现HealthIndicator接口，自定义健康检查逻辑。
- 度量指标收集端点：通过集成Micrometer，收集应用性能指标。
10. 健康检查端点
健康检查端点用于检查应用的健康状况：
- HealthIndicator接口：HealthIndicator接口定义了健康检查的逻辑。
- 自定义健康检查逻辑：通过实现HealthIndicator接口，自定义健康检查逻辑。
11. 度量指标收集
度量指标收集用于收集应用性能指标：
- Micrometer：Micrometer是一个度量指标收集库。
- 集成Micrometer：通过集成Micrometer，收集应用性能指标。
12. 自定义Endpoint开发
自定义Endpoint开发需要以下步骤：
- 实现Endpoint接口：实现Endpoint接口，定义端点的处理逻辑。
- 注册端点：在Spring Boot应用中注册自定义端点。
13. 配置文件管理
Spring Boot支持多环境配置，如application-{profile}.yml：
- 多环境配置：Spring Boot支持开发环境、测试环境、生产环境等多环境配置。
- 配置文件优先级：Spring Boot通过配置文件优先级和配置属性覆盖规则，控制配置加载顺序。
14. 配置加载优先级
配置文件优先级和配置属性覆盖规则如下：
- 配置文件优先级：配置文件优先级由文件名决定，文件名越靠前，优先级越高。
- 配置属性覆盖规则：配置属性覆盖规则由属性名决定，属性名相同，后加载的属性会覆盖先加载的属性。
15. 动态配置刷新
通过Spring Cloud Config或Spring Cloud Bus实现动态配置刷新：
- Spring Cloud Config：Spring Cloud Config是一个配置中心，用于管理应用的配置信息。
- Spring Cloud Bus：Spring Cloud Bus是一种事件总线，用于广播配置更新事件。
16. 监控与日志
集成Micrometer和Logback/SLF4J，实现应用监控和日志管理：
- Micrometer：Micrometer是一个度量指标收集库。
- Logback/SLF4J：Logback/SLF4J是日志框架，用于记录应用日志。
17. 分布式链路追踪
通过集成Zipkin或Jaeger，实现分布式链路追踪：
- Zipkin：Zipkin是一个分布式跟踪系统。
- Jaeger：Jaeger是一个开源的分布式跟踪系统。
18. 扩展机制
通过自定义AutoConfigurationBean和生命周期扩展点，扩展Spring Boot功能：
- 自定义AutoConfigurationBean：自定义AutoConfigurationBean可以扩展Spring Boot的自动配置功能。
- 生命周期扩展点：生命周期扩展点可以扩展Spring Boot的生命周期。
19. 响应式编程支持
Spring Boot支持响应式编程，如Spring WebFlux：
- 响应式编程：响应式编程是一种编程范式，用于处理异步事件。
- Spring WebFlux：Spring WebFlux是一个响应式Web框架。
通过以上知识点的串联，我们可以更好地理解JVM和Spring Boot的工作原理，并应用于实际项目中。在实际开发过程中，我们需要根据项目需求，灵活运用这些知识点，优化性能、提高开发效率。
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| RocketMQ | DLedger高可用集群（9节点） | 部署指南 |
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| Kubernetes | 容器编排安装 | 最全安装教程 |
开源项目分享
| 项目名称 | 链接地址 |
|---|---|
| 高并发红包雨项目 | https://gitee.com/java_wxid/red-packet-rain |
| 微服务技术集成demo项目 | https://gitee.com/java_wxid/java_wxid |
管理经验
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