JVM&Spring Boot详解-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。

JVM知识体系详解

类加载机制

类加载机制是JVM的核心概念之一，其工作原理如下：

加载：当Java程序运行时，JVM会启动一个类加载器（如Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader和App ClassLoader）来查找和加载类。类加载器首先检查本地的.class文件，然后查找JDK提供的jar包，最后在用户指定的目录下查找。
连接：
- 验证：确保类文件符合JVM规范，如类文件的版本号、常量池等。
- 准备：为类变量分配内存并设置默认值（对于基本数据类型是0，对于引用类型是null）。
- 解析：将符号引用转换为直接引用，包括类、接口、字段和方法。
初始化：执行类字段的初始化代码，包括静态字段和静态代码块。

双亲委派模型

双亲委派模型的具体实现如下：

当子类加载器收到类加载请求时，首先将请求委托给父类加载器处理。
如果父类加载器能找到类，则直接返回该类。
如果父类加载器无法找到类，则子类加载器负责查找并加载类。

这种模型的优势在于：

避免重复加载：同一个类被不同的类加载器加载时，只会被加载一次。
防止核心API被篡改：自定义类加载器无法加载核心库中的类。

自定义类加载器

自定义类加载器可以通过以下步骤实现：

继承ClassLoader类。
重写findClass方法，用于查找并加载类。
在findClass方法中，可以实现自定义的类加载逻辑，如从特定目录加载类。

模块化系统（JPMS）

Java 9引入的模块化系统（JPMS）通过以下方式提高系统性能：

模块：模块是一个独立的单元，包含了一组类和接口。
模块描述符：模块描述符定义了模块的依赖关系、接口等。
模块路径：模块路径指定了模块可以访问的其他模块。

模块化系统的优势包括：

提高性能：减少类加载器的查找时间。
增强安全性：模块之间的访问控制更加严格。
降低依赖：模块之间的依赖关系更加明确。

内存模型

JVM的内存模型主要包括以下数据区：

堆：堆是JVM的主要内存区域，用于存放几乎所有的Java对象。
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。
方法区：方法区用于存储类信息、常量、静态变量等。
PC寄存器：PC寄存器用于存储正在执行的线程下一条指令的地址。

内存溢出场景分析

内存溢出的常见场景包括：

对象创建过多：当创建的对象数量超过堆空间容量时，会发生OutOfMemoryError。
线程栈溢出：当线程栈空间不足时，会发生StackOverflowError。
方法区空间不足：当方法区空间不足时，类加载器无法加载类。

垃圾回收

垃圾回收（GC）的步骤如下：

GC Roots可达性分析：从GC Roots开始，遍历所有可达对象，确定哪些对象是可回收的。
分代收集理论：将对象分为新生代和老年代，分别采用不同的回收策略。
引用类型：Java中的引用类型包括强引用、软引用、弱引用和虚引用。
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。
并发收集器：常见的并发收集器有CMS（Concurrent Mark Sweep）和G1（Garbage-First）。
停顿时间控制策略：为了减少GC对应用程序性能的影响，可以采用不同的停顿时间控制策略。
性能调优：通过调整JVM参数来优化垃圾回收性能。
内存泄漏诊断：内存泄漏是指程序中存在已经不再使用的对象，但由于某种原因无法被垃圾回收器回收。
JIT编译优化：JIT编译器可以将Java字节码编译成机器码，从而提高程序的运行效率。

Spring Boot知识体系详解

自动配置

Spring Boot的自动配置原理如下：

@EnableAutoConfiguration原理：@EnableAutoConfiguration注解会读取Spring Boot内部定义的配置类，并将它们注册到Spring容器中。
条件化配置（@Conditional）：条件化配置允许开发者根据特定的条件来启用或禁用某些配置。
自定义Starter开发：Starter是一个提供自动配置的依赖包，通过在pom.xml中添加依赖，Spring Boot会自动配置相关的组件。

起步依赖

Spring Boot的起步依赖主要包括以下功能：

BOM文件：BOM（Bill of Materials）文件定义了项目的依赖版本，确保项目中的所有依赖保持一致。
版本冲突解决：Spring Boot会自动解决版本冲突，确保依赖版本兼容。

第三方库集成

Spring Boot支持第三方库集成，包括：

数据库集成：如Spring Data JPA、MyBatis等。
消息队列集成：如RabbitMQ、Kafka等。
缓存集成：如Redis、Memcached等。

Actuator

Spring Boot的Actuator提供以下功能：

健康检查端点：用于检查应用程序的健康状况，如/health、/health/readiness等。
度量指标收集：用于收集应用程序的性能数据，如/actuator/metrics等。
自定义Endpoint开发：通过实现Endpoint接口，可以自定义自己的端点。
配置文件管理：Spring Boot支持多环境配置，如application-{profile}.yml。
配置加载优先级：Spring Boot会按照优先级顺序加载配置文件，如application.yml、application-dev.yml等。
动态配置刷新：Spring Boot支持动态刷新配置，如使用Spring Cloud Config等。
监控与日志：Spring Boot支持多种监控和日志框架，如Micrometer、Logback/SLF4J等。

分布式链路追踪

Spring Boot支持分布式链路追踪，如使用Zipkin、Jaeger等工具。

扩展机制

Spring Boot提供以下扩展机制：

自定义AutoConfigurationBean：通过实现AutoConfigurationImportSelector接口，可以自定义AutoConfigurationBean。
生命周期扩展点：Spring Boot提供多种生命周期扩展点，如BeanPostProcessor、InitializingBean等。
响应式编程支持：Spring Boot支持响应式编程，如使用Spring WebFlux等。

通过以上对JVM和Spring Boot知识体系的详细介绍，读者可以了解到两个框架的核心概念和特性。在实际应用中，读者可以将这些知识点串联起来，发挥举一反三的效果，为开发高性能、可扩展的Java应用程序打下坚实的基础。

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！