JVM与Spring Boot解析

最新推荐文章于 2025-09-26 13:01:09 发布

原创最新推荐文章于 2025-09-26 13:01:09 发布 · 969 阅读

21 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#Java # JVM # Spring Boot

Java场景面试宝典专栏收录该内容

719 篇文章

订阅专栏

📕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。

📙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。

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。

优快云

一、JVM知识体系

1.1 JVM简介 JVM（Java虚拟机）是Java程序运行的基础，它负责将Java字节码转换为机器码，在底层硬件上执行。JVM的核心理念是实现一次编写，到处运行。在技术实现上，JVM通过类加载器（ClassLoader）来识别和加载.class文件，通过字节码执行引擎（Bytecode Execution Engine）来解释或编译字节码，并管理内存分配和垃圾回收（Garbage Collection，简称GC）等资源。

1.2 类加载机制类加载机制是JVM的重要组成部分，负责在运行时将类的.class文件加载到JVM中。类加载过程主要包括加载、连接和初始化三个阶段。在加载阶段，JVM通过类加载器读取并加载类的字节码文件，并创建一个对应的Class对象。连接阶段包括验证、准备和解析。验证阶段确保字节码文件符合JVM规范，准备阶段为类变量分配内存并设置默认初始值，解析阶段将符号引用转换为直接引用。初始化阶段负责执行类字段的静态初始化器和静态初始化块。

1.3 类加载过程 1.3.1 加载加载阶段是类加载过程的第一个阶段，主要完成类的加载准备工作，如读取类的.class文件。在这一阶段，类加载器会查找和加载指定的类文件。

1.3.2 连接连接阶段主要完成类在运行时的连接操作，包括验证、准备、解析和设置类变量的初始值。验证阶段确保类的字节码文件是有效的，准备阶段为类变量分配内存并设置默认初始值，解析阶段将符号引用转换为直接引用。

1.3.3 初始化初始化阶段是类加载过程的最后一个阶段，负责执行类字段的静态初始化器和静态初始化块。在初始化阶段，JVM会执行类字段的静态初始化器和静态初始化块，确保类被正确初始化。

1.4 双亲委派模型双亲委派模型是类加载器的一个工作机制，要求子类加载器先请求父类加载器完成类的加载，只有当父类加载器无法完成时，子类加载器才会尝试自己加载。这种模型有助于防止类的重复加载，同时保证了类型安全。

1.5 自定义类加载器在Java中，可以自定义类加载器以满足特定的需求。自定义类加载器允许开发者控制类的加载过程，例如，可以实现自己的类加载器来加载特定来源的类文件。

1.6 模块化系统（JPMS）模块化系统（Java Platform Module System，简称JPMS）是Java 9引入的一个特性，用于提高JVM的性能和安全性。JPMS通过模块来组织代码，每个模块包含一组类和资源，模块之间通过模块描述符（module-info.java）来声明依赖关系。

1.7 内存模型内存模型定义了JVM中各个组成部分的内存结构，包括堆（Heap）、栈（Stack）、方法区（Method Area）、PC寄存器（Program Counter Register）等。在内存模型中，堆是所有线程共享的内存区域，用于存储对象实例和数组；栈是线程私有的内存区域，用于存储局部变量和方法调用信息；方法区是所有线程共享的内存区域，用于存储类信息、常量、静态变量等；PC寄存器用于存储当前线程下一条要执行的指令的地址。

1.8 运行时数据区运行时数据区包括堆、栈、方法区、PC寄存器和程序计数器（PC寄存器）等。在运行时，JVM会根据需要动态分配内存给不同的数据区域。

1.9 内存溢出场景分析内存溢出是指程序在运行过程中消耗了过多的内存资源，导致系统崩溃。内存溢出的常见场景包括数组越界、循环引用、静态内部类持有外部类的引用等。在技术实现上，可以通过监控内存使用情况、优化数据结构和算法、合理使用引用类型等方式来避免内存溢出。

1.10 垃圾回收垃圾回收（Garbage Collection，简称GC）是JVM自动回收不再使用的对象所占用的内存。垃圾回收的主要目标是减少内存分配和回收的开销，提高JVM的运行效率。在技术实现上，JVM采用多种垃圾回收算法，如标记-清除（Mark-Sweep）、复制（Copying）、整理（Compacting）等。

1.11 GC Roots可达性分析 GC Roots可达性分析是垃圾回收的基本算法，通过检查对象是否与GC Roots存在引用关系，判断对象是否可回收。GC Roots通常包括栈帧中的局部变量、方法区中的静态变量、常量池、线程上下文类信息等。

1.12 分代收集理论分代收集理论将对象分为新生代（Young区）和老年代（Old区），分别采用不同的垃圾回收策略。在技术实现上，新生代主要采用复制算法，老年代主要采用标记-清除或标记-整理算法。

1.13 引用类型引用类型包括强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）和虚引用（Phantom Reference），用于控制对象的生命周期。在技术实现上，JVM通过不同的引用类型来管理对象的生命周期，例如，强引用直接指向对象，软引用在内存不足时会被回收，弱引用在垃圾回收时会被回收，虚引用在对象被回收时会被通知。

1.14 垃圾回收算法垃圾回收算法主要有标记-清除、复制、整理算法等。在技术实现上，不同的垃圾回收算法适用于不同的场景，例如，复制算法适用于新生代，标记-清除算法适用于老年代。

1.15 并发收集器并发收集器主要包括CMS（Concurrent Mark Sweep）和G1（Garbage-First）等，用于在多线程环境下进行垃圾回收。在技术实现上，并发收集器通过协调多个线程的执行来减少垃圾回收的停顿时间。

1.16 停顿时间控制策略停顿时间控制策略包括减少垃圾回收时间、优化应用程序代码等。在技术实现上，可以通过调整JVM参数、优化应用程序代码、使用并发收集器等方式来控制垃圾回收的停顿时间。

1.17 性能调优性能调优是提高JVM性能的重要手段，包括调整JVM参数、优化应用程序代码等。在技术实现上，可以通过监控JVM性能指标、分析性能瓶颈、调整JVM参数等方式来提高JVM性能。

1.18 JIT编译优化 JIT（Just-In-Time）编译是JVM在运行时将字节码编译成机器码的过程，通过JIT编译优化可以提高应用程序的性能。在技术实现上，JIT编译器会根据程序执行的热点进行优化，例如，内联函数、循环展开、指令重排等。

二、Spring Boot知识体系

2.1 Spring Boot简介 Spring Boot是一个开源的Java-based框架，用于简化Spring应用的初始搭建以及开发过程。在技术实现上，Spring Boot通过自动配置、起步依赖、Starter项目等方式简化了Spring应用的开发。

2.2 自动配置自动配置是Spring Boot的核心特性之一，通过自动配置来简化应用开发。在技术实现上，Spring Boot通过@EnableAutoConfiguration注解自动配置Spring应用所需的Bean和依赖。

2.3 @EnableAutoConfiguration原理 @EnableAutoConfiguration注解是自动配置的入口，它通过扫描项目中的类和依赖，自动配置所需的功能。在技术实现上，Spring Boot会根据类路径下存在的类和依赖自动配置Spring应用所需的Bean。

2.4 条件化配置（@Conditional）条件化配置是自动配置的高级特性，通过指定条件来决定是否应用特定的配置。在技术实现上，Spring Boot使用@Conditional注解及其相关注解来实现条件化配置。

2.5 自定义Starter开发自定义Starter可以简化项目依赖管理，提高项目可复用性。在技术实现上，开发者可以通过创建一个包含特定依赖的Maven项目，并添加Spring Boot的Starter POM依赖，来创建自定义Starter。

2.6 起步依赖、依赖管理机制起步依赖是指Spring Boot项目中的依赖管理，BOM（Bill of Materials）文件用于解决依赖冲突。在技术实现上，Spring Boot使用Maven或Gradle来管理项目依赖，并通过BOM文件来解决依赖冲突。

2.7 版本冲突解决解决版本冲突是依赖管理的关键，包括升级依赖、排除依赖等。在技术实现上，可以通过升级依赖、排除依赖、使用依赖锁定等方式来解决版本冲突。

2.8 第三方库集成模式第三方库集成模式包括依赖注入、服务提供者等。在技术实现上，Spring Boot通过Spring框架的依赖注入（Dependency Injection，简称DI）机制来集成第三方库。

2.9 Actuator、健康检查端点 Actuator是一个监控和管理Spring Boot应用的框架，健康检查端点用于检查应用的运行状态。在技术实现上，Actuator提供了多种端点来监控和管理的Spring Boot应用，例如，/health、/metrics等。

2.10 度量指标收集度量指标收集是指收集应用运行过程中的关键指标，用于监控和分析。在技术实现上，Spring Boot通过集成Micrometer等度量指标收集库来收集应用运行过程中的关键指标。

2.11 自定义Endpoint开发自定义Endpoint允许开发者根据需求定义监控和管理的接口。在技术实现上，开发者可以通过实现Endpoint接口来创建自定义的监控和管理接口。

2.12 配置文件管理配置文件管理是Spring Boot配置的核心，包括多环境配置（application-{profile}.yml）。在技术实现上，Spring Boot使用YAML或Properties文件来管理配置，并通过多环境配置来支持不同环境的配置。

2.13 配置加载优先级配置加载优先级是指配置文件在加载时的优先级顺序。在技术实现上，Spring Boot会根据配置文件的路径和名称来决定配置的优先级。

2.14 动态配置刷新动态配置刷新允许在应用运行过程中更新配置，而无需重启应用。在技术实现上，Spring Boot通过集成Spring Cloud Config等动态配置中心来实现动态配置刷新。

2.15 监控与日志监控与日志是Spring Boot应用管理的重要手段，包括Micrometer集成、Logback/SLF4J配置等。在技术实现上，Spring Boot通过集成Micrometer等监控库和Logback/SLF4J等日志库来实现应用监控和日志管理。

2.16 分布式链路追踪分布式链路追踪是一种追踪跨多个服务调用的日志，用于监控和调试分布式系统。在技术实现上，Spring Boot通过集成Zipkin、Jaeger等分布式链路追踪工具来实现分布式链路追踪。

2.17 扩展机制扩展机制是指Spring Boot允许开发者自定义扩展点，以扩展应用的功能。在技术实现上，Spring Boot提供了多种扩展机制，例如，自定义Bean、拦截器、过滤器等。

2.18 自定义AutoConfigurationBean生命周期扩展点自定义AutoConfigurationBean生命周期扩展点允许开发者自定义AutoConfigurationBean的创建、销毁等过程。在技术实现上，开发者可以通过实现AutoConfigurationImportSelector接口来扩展AutoConfigurationBean的生命周期。

2.19 响应式编程支持响应式编程是Spring Boot提供的编程范式，用于构建异步、事件驱动的应用程序。在技术实现上，Spring Boot通过集成Reactor、Project Reactor等响应式编程库来实现响应式编程支持。

通过以上知识点的串联，我们可以看到JVM和Spring Boot在Java生态系统中的紧密联系。JVM作为Java应用运行的基础，为Spring Boot提供了稳定的运行环境。而Spring Boot则基于JVM，通过自动配置、响应式编程等特性，极大地简化了Java应用的开发过程。在实际应用中，我们可以根据具体需求，结合JVM和Spring Boot的知识，构建高性能、可维护的Java应用。

优快云

博主分享

📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

📙经过多年在优快云创作上千篇文章的经验积累，我已经拥有了不错的写作技巧。同时，我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约，并将陆续出版。

《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》基础篇的购书链接：https://item.jd.com/14152451.html
《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》基础篇繁体字的购书链接：http://product.dangdang.com/11821397208.html
《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》进阶篇的购书链接：https://item.jd.com/14616418.html
《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》架构篇待上架
《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》购书链接：https://item.jd.com/15096040.html

面试备战资料

八股文备战

场景	描述	链接
时间充裕（25万字）	Java知识点大全（高频面试题）	Java知识点大全
时间紧急（15万字）	Java高级开发高频面试题	Java高级开发高频面试题

理论知识专题（图文并茂，字数过万）

技术栈	链接
RocketMQ	RocketMQ详解
Kafka	Kafka详解
RabbitMQ	RabbitMQ详解
MongoDB	MongoDB详解
ElasticSearch	ElasticSearch详解
Zookeeper	Zookeeper详解
Redis	Redis详解
MySQL	MySQL详解
JVM	JVM详解

集群部署（图文并茂，字数过万）

技术栈	部署架构	链接
MySQL	使用Docker-Compose部署MySQL一主二从半同步复制高可用MHA集群	Docker-Compose部署教程
Redis	三主三从集群（三种方式部署/18个节点的Redis Cluster模式）	三种部署方式教程
RocketMQ	DLedger高可用集群（9节点）	部署指南
Nacos+Nginx	集群+负载均衡（9节点）	Docker部署方案
Kubernetes	容器编排安装	最全安装教程