JVM与Spring Boot精讲-优快云博客

📕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。

🌾阅读前，快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问，以加深理解和吸收知识。阅读结束后，反思和总结所学内容，并尝试应用到现实中，有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容，讨论细节并获得反馈，也有助于加深对知识的理解和吸收。💡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

类加载机制类加载机制在JVM中扮演着至关重要的角色。在Java程序执行前，JVM的类加载器负责将类文件从文件系统或网络中读取到JVM内部，并转换成运行时数据结构，以便JVM执行。这个过程涉及到多个技术细节，如下：
- 加载过程：类加载器通过读取类文件的内容，构建出Class对象，并将其存储在方法区中。这一步涉及到文件读取、二进制解析和符号引用解析等。
- 连接过程：包括验证、准备和解析三个阶段。验证是为了确保加载的类信息符合JVM规范；准备阶段是为类变量分配内存并设置默认初始值；解析阶段是将符号引用转换为直接引用。
- 初始化过程：初始化类变量，执行静态初始化器、静态初始化块以及构造函数中的代码。
类加载过程类加载过程可以细分为以下几个阶段：
- 加载阶段：通过类加载器将类文件读取到JVM内存中，并为类的数据结构分配内存空间。
- 连接阶段：验证类文件格式，准备类变量，解析方法句柄，并将类添加到JVM的运行时环境中。
- 初始化阶段：执行类的初始化代码，包括静态变量赋值、静态代码块和构造函数。
双亲委派模型双亲委派模型是Java类加载机制的一种实现方式，其核心思想是，除了顶层的启动类加载器外，其余类加载器都应当有自己的父类加载器。当一个类加载器需要加载一个类时，它会首先委托给父类加载器进行加载，只有当父类加载器无法完成加载任务时，才自己尝试加载。
自定义类加载器自定义类加载器可以实现对特定类加载的控制。例如，可以创建一个网络类加载器，用于从网络中加载类文件。自定义类加载器需要继承ClassLoader类，并重写findClass方法。
模块化系统（JPMS） Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的模块化系统，它通过模块来组织代码，提高了代码的可维护性和安全性。模块化系统将代码划分为多个模块，每个模块包含自己的类和资源，并定义了模块间的依赖关系。
内存模型 JVM内存模型包括以下几个数据区域：
- 堆：用于存储对象实例，是动态分配的内存区域，垃圾回收主要针对这部分。
- 栈：用于存储局部变量和方法调用的参数，是线程私有的内存区域。
- 方法区：用于存储类信息、常量、静态变量等数据，是所有线程共享的内存区域。
- PC寄存器：用于存储当前线程所执行的字节码的地址。
内存溢出场景分析内存溢出是指程序在运行过程中消耗的内存超过了JVM的最大内存限制。内存溢出的常见场景包括：
- 对象过多：创建大量对象，导致堆空间不足。
- 循环引用：对象之间存在循环引用，导致垃圾回收器无法回收对象。
- 静态变量过大：静态变量占用大量内存空间。
直接内存管理直接内存是指JVM堆之外的内存区域，用于存储数据缓冲区等。直接内存可以通过java.nio包中的ByteBuffer类进行管理。
垃圾回收垃圾回收是指JVM自动回收不再使用的对象所占用的内存空间。垃圾回收算法包括：
- GC Roots可达性分析：从GC Roots开始，遍历可达对象，回收不可达对象。
- 分代收集理论：将对象分为新生代和老年代，分别采用不同的垃圾回收策略。
- 引用类型：包括强引用、软引用、弱引用和虚引用，用于控制对象的生命周期。
垃圾回收算法常见的垃圾回收算法有：
- 标记-清除：先标记所有可达对象，再清除未被标记的对象。
- 复制：将对象复制到其他区域，回收原区域的对象。
- 整理：将内存中的对象移动，回收碎片空间。
并发收集器并发收集器包括CMS（Concurrent Mark Sweep）和G1（Garbage-First）等，它们在垃圾回收过程中尽量减少对应用程序的干扰。
停顿时间控制策略停顿时间控制策略包括：
- 目标停顿时间：设置一个目标停顿时间，尽量让垃圾回收在目标时间内完成。
- 自适应停顿时间：根据应用程序的运行情况动态调整停顿时间。
性能调优性能调优主要包括以下方面：
- JVM参数配置：通过设置JVM参数，如-Xms、-Xmx等，优化内存使用。
- 内存泄漏诊断：通过分析内存泄漏原因，修复代码，避免内存泄漏。
JIT编译优化 JIT编译器将Java字节码编译成本地机器码，以提高程序执行效率。JIT编译优化包括：
- 即时编译：将Java字节码编译成本地机器码。
- 动态优化：根据程序运行情况，动态调整代码执行计划。

二、Spring Boot知识体系

自动配置自动配置是Spring Boot的核心功能之一，它可以根据项目的依赖情况自动配置所需的Bean。@EnableAutoConfiguration注解是自动配置的关键。
@EnableAutoConfiguration原理 @EnableAutoConfiguration原理是利用Spring的类路径扫描和自动配置原理，通过条件化配置，自动配置所需的Bean。
条件化配置（@Conditional）条件化配置用于根据特定条件判断是否配置某个Bean。例如，@ConditionalOnClass注解表示只有当指定类存在时，才配置该Bean。
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。创建自定义Starter需要创建一个Maven项目，并添加依赖关系。
起步依赖起步依赖是指包含一系列依赖的Maven坐标，用于简化依赖管理。Spring Boot提供了丰富的起步依赖。
依赖管理机制（BOM文件） BOM（Bill of Materials）文件用于统一管理项目中的依赖版本，确保项目稳定性。
版本冲突解决解决版本冲突的方法包括：
- 排除依赖：通过排除指定依赖的版本，避免版本冲突。
- 升级依赖：升级有冲突的依赖版本，以解决冲突。
第三方库集成模式集成第三方库的方法包括：
- 手动添加依赖：手动添加第三方库的依赖到项目中。
- 使用起步依赖：使用Spring Boot起步依赖，自动添加第三方库的依赖。
Actuator Actuator是Spring Boot的监控和管理工具，它提供了健康检查、度量指标、自定义端点等功能。
健康检查端点健康检查端点用于检查应用程序的健康状况，例如/actuator/health端点。
度量指标收集度量指标收集用于收集应用程序的性能数据，例如内存使用、线程数等。
自定义Endpoint开发自定义Endpoint允许开发者扩展Actuator的功能，实现自定义的监控和管理功能。
配置文件管理 Spring Boot使用application.yml或application.properties配置文件管理应用程序配置。多环境配置可以通过application-{profile}.yml实现。
配置加载优先级配置加载优先级如下：
- 命令行参数
- 系统环境变量
- application.yml或application.properties
- application-{profile}.yml或application-{profile}.properties
动态配置刷新动态配置刷新允许在应用程序运行过程中修改配置，并立即生效。
监控与日志 Spring Boot提供了多种监控和日志工具，例如Micrometer、Logback/SLF4J等。
分布式链路追踪分布式链路追踪是指追踪应用程序在分布式环境中的执行过程。Spring Boot支持分布式链路追踪，例如Zipkin、Jaeger等。
扩展机制 Spring Boot提供了丰富的扩展机制，例如自定义AutoConfiguration、Bean生命周期扩展点等。
响应式编程支持 Spring Boot支持响应式编程，例如Spring WebFlux等。

总结：本文详细介绍了JVM和Spring Boot的相关知识点，从类加载机制、内存模型、垃圾回收到Spring Boot的自动配置、依赖管理、配置文件管理等。通过这些知识点的串联，读者可以更好地理解Java程序运行原理和Spring Boot框架的使用。在实际开发过程中，灵活运用这些知识点，可以开发出高效、稳定、可维护的应用程序。

优快云

📥博主的人生感悟和目标

希望各位读者大大多多支持用心写文章的博主，现在时代变了，信息爆炸，酒香也怕巷子深，博主真的需要大家的帮助才能在这片海洋中继续发光发热，所以，赶紧动动你的小手，点波关注❤️，点波赞👍，点波收藏⭐，甚至点波评论✍️，都是对博主最好的支持和鼓励！

- 💂 博客主页： Java程序员廖志伟
- 👉 开源项目： Java程序员廖志伟
- 🌥 哔哩哔哩： Java程序员廖志伟
- 🎏 个人社区： Java程序员廖志伟
- 🔖 个人微信号： SeniorRD

📙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。这些书籍包括了基础篇、进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌，以及📚《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整，希望各位读者朋友能够多多支持！