📕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。
一、JVM知识体系
类加载机制
在Java程序的运行过程中，类加载器扮演着至关重要的角色。它负责将.class文件加载到JVM中，并确保每个类只被加载一次。类加载的过程包括以下三个阶段：
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加载：这一阶段负责将类的.class文件读入JVM，并为之生成一个Class对象。加载过程通常由引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）完成，它负责加载JVM自身所需的类库，如rt.jar等。
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连接：连接阶段包括验证、准备和解析三个子阶段。
- 验证：确保加载的类信息符合JVM规范，包括字节码的完整性和正确性。
- 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，即解析类、接口、字段和方法的符号引用到它们的字面量形式的引用。
-
初始化：初始化阶段是执行类构造器（clinit()方法）的过程，它负责初始化类变量和静态变量，执行静态代码块等。
双亲委派模型
双亲委派模型是JVM类加载机制的核心策略。在类加载过程中，子类加载器会首先请求父类加载器加载类，只有当父类加载器无法完成加载请求时，子类加载器才会尝试自行加载。这种模型的优点是避免了类的重复加载，同时确保了类型安全。
在Java中，双亲委派模型的实现主要依赖于父类加载器和子类加载器之间的委托关系。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类，如果父类加载器无法加载，则子类加载器才会尝试自行加载。
自定义类加载器
在某些场景下，例如实现模块化系统或加载特定类型的资源文件，需要自定义类加载器。自定义类加载器可以通过继承ClassLoader类并重写findClass方法来实现。
模块化系统（JPMS）
Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的模块化系统，它将JVM中的模块化概念进行了标准化。模块化系统通过模块描述符（module-info.java）来定义模块的依赖关系、公开的API和模块的提供者。
内存模型
JVM的内存模型分为多个区域，每个区域都有其特定的功能和用途：
-
堆：堆是JVM管理的内存区域，用于存储几乎所有的Java对象实例和数组。堆内存的分配和回收由垃圾回收器负责。
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栈：栈是线程私有的内存区域，用于存储线程执行时的局部变量表、操作数栈、方法出口等信息。栈内存的分配和回收是自动的。
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方法区：方法区是存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据的区域。方法区的内存分配和回收是自动的。
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PC寄存器：PC寄存器用于存储当前线程所执行的指令的地址。PC寄存器是线程私有的。
内存溢出场景分析
内存溢出通常发生在以下场景：
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堆内存不足：当创建大量对象时，如果这些对象无法在堆内存中找到足够的空间，就会导致堆内存不足。
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栈内存不足：当线程长时间占用栈空间时，如果栈空间不足以容纳线程所需的数据，就会导致栈内存不足。
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方法区内存不足：当JVM尝试加载新的类时，如果方法区内存不足，就会导致无法加载新的类。
垃圾回收
垃圾回收是JVM自动进行内存管理的一种机制，它通过回收不再使用的对象来释放内存。垃圾回收的过程包括以下步骤：
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标记-清除：标记所有可达对象，清除未被标记的对象。
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复制：将对象在堆内存中复制到另一部分，清除原部分的对象。
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整理：移动可达对象，清理碎片。
并发收集器
JVM提供了多种并发收集器，例如CMS（Concurrent Mark Sweep）、G1（Garbage-First）和ZGC（Z Garbage Collector）等。这些收集器旨在减少垃圾回收对应用程序性能的影响。
-
CMS（Concurrent Mark Sweep）：CMS收集器以最短停顿时间为目标，通过并发标记和清除来回收内存。
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G1（Garbage-First）：G1收集器将堆内存分割成多个区域，优先回收垃圾较多的区域。
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ZGC（Z Garbage Collector）：ZGC收集器以低延迟为目标的垃圾回收器，旨在实现毫秒级的停顿时间。
停顿时间控制策略
JVM提供了多种停顿时间控制策略，例如适应性大小调整、预测式垃圾回收等。这些策略有助于优化垃圾回收过程，减少对应用程序性能的影响。
性能调优
JVM参数配置和内存泄漏诊断是性能调优的重要手段。通过调整JVM参数，可以优化垃圾回收过程、调整内存分配策略等。同时，通过内存泄漏诊断工具，可以定位并修复内存泄漏问题。
二、Spring Boot知识体系
自动配置
Spring Boot通过自动配置机制，自动配置Spring应用。自动配置的原理如下：
-
@EnableAutoConfiguration注解：通过该注解，Spring Boot会自动扫描类路径下的所有自动配置类，并根据当前添加的jar依赖情况，配置Spring容器。
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条件化配置（@Conditional）：条件化配置允许根据特定的条件来启用或禁用自动配置。例如，可以通过
@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean等注解来实现条件化配置。 -
自定义Starter开发：自定义Starter可以帮助开发者将一些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
起步依赖是Spring Boot的核心概念，它将常用的依赖自动添加到项目中。起步依赖通过Maven或Gradle的依赖管理机制实现。
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依赖管理机制（BOM文件）：BOM（Bill of Materials）文件用于管理项目中的依赖版本，确保依赖的一致性。
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版本冲突解决：解决版本冲突的方法有：使用低版本依赖、排除依赖等。
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第三方库集成模式：Spring Boot支持多种第三方库的集成模式，例如依赖注入、事件监听等。
Actuator
Actuator是Spring Boot提供的一个监控和管理应用程序的工具。它提供了以下功能：
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健康检查端点：健康检查端点可以用于检查应用程序的健康状态。
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度量指标收集：度量指标收集可以用于收集应用程序的性能数据。
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自定义Endpoint开发：自定义Endpoint可以扩展Actuator的功能。
配置文件管理
Spring Boot支持多种配置文件格式，例如application.properties和application.yml。配置文件管理包括以下方面：
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多环境配置：Spring Boot支持多环境配置，例如开发环境、测试环境和生产环境。
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配置加载优先级：配置加载优先级决定了配置文件的加载顺序。
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动态配置刷新：动态配置刷新允许在应用程序运行时更新配置。
监控与日志
Spring Boot提供了多种监控和日志解决方案：
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Micrometer集成：Micrometer是一个度量指标收集框架，可以与多种监控系统集成。
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Logback/SLF4J配置：Logback和SLF4J是日志框架，Spring Boot支持它们的配置。
分布式链路追踪
分布式链路追踪可以帮助开发者了解分布式系统的调用关系。Spring Boot通过集成Zipkin、Jaeger等开源工具来实现分布式链路追踪。
自定义AutoConfigurationBean生命周期扩展点
自定义AutoConfigurationBean生命周期扩展点可以扩展Spring Boot的生命周期。例如，可以通过实现BeanPostProcessor接口来在Bean初始化前后执行自定义逻辑。
响应式编程支持
Spring Boot支持响应式编程，例如使用WebFlux框架。响应式编程可以帮助开发者构建高性能、可扩展的Web应用程序。
总结
本文详细介绍了JVM和Spring Boot的核心知识点，包括类加载机制、内存模型、垃圾回收、自动配置、模块化系统、依赖管理、监控与日志等。通过对这些知识点的深入理解，可以帮助开发者更好地使用Java和Spring Boot进行软件开发。
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