JVM与Spring Boot精解

📕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。

Java程序员廖志伟

🌾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。

优快云

一、JVM知识体系

类加载机制

Java虚拟机(JVM)的类加载机制是Java语言运行时环境的核心组成部分,它负责将类定义信息从字节码文件转换为JVM能够识别的运行时数据结构。类加载机制包括以下几个关键步骤:

  • 加载(Loading):通过类加载器将指定名称的.class文件读入JVM,并为之生成一个Class对象。这个过程涉及到文件定位、读取、字节码验证、转换等操作。类加载器可以是启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)、扩展类加载器(Extension ClassLoader)和应用类加载器(Application ClassLoader)。

  • 验证(Verification):确保加载的类信息符合JVM规范,不危害JVM安全。验证过程包括文件格式验证、字节码验证、符号引用验证等。

  • 准备(Preparation):为类变量分配内存,并设置默认初始值。对于static变量,这部分内存位于方法区。

  • 解析(Resolution):将符号引用转换为直接引用,包括将类、接口、字段和方法的符号引用转换为直接引用。

  • 初始化(Initialization):执行类构造器方法<clinit>(),初始化类变量,设置类静态变量,初始化静态常量等。

双亲委派模型

双亲委派模型是一种类加载策略,它要求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。这种模型的目的是避免类的重复加载,确保类型安全。

  • 启动类加载器:负责加载<JAVA_HOME>/lib目录中的类库和JRE库。
  • 扩展类加载器:负责加载<JAVA_HOME>/lib/ext目录中的类库和JVM启动参数中指定的类库。
  • 应用类加载器:负责加载用户类路径(classpath)上的类库。
自定义类加载器

自定义类加载器允许开发者实现特定的类加载逻辑,例如,加载特定格式的文件或从网络资源加载类。

  • 继承ClassLoader:通过继承ClassLoader类并重写findClass方法,实现自定义的类查找逻辑。
  • 实现ClassLoading接口:通过实现ClassLoading接口,定义类加载的生命周期。
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。

  • 模块定义:使用module-info.java文件定义模块的名称、依赖和公开的包。
  • 模块解析:JVM使用模块路径来解析模块依赖。
  • 模块加载:JVM按需加载模块,并确保模块间的隔离。
内存模型

JVM的内存模型分为运行时数据区和线程栈。

  • 运行时数据区
    • :用于存放几乎所有的对象实例和数组的内存区域。堆的大小可以通过JVM参数-Xms-Xmx进行设置。
    • :用于存放局部变量和方法调用的内存区域。每个线程都有自己的栈。
    • 方法区:用于存放已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据。方法区的大小通常比堆小。
    • PC寄存器:用于指示当前线程所执行的指令。
内存溢出场景分析

内存溢出通常发生在堆空间不足时,可能导致应用程序崩溃。常见的内存溢出场景包括:

  • 创建大量对象:例如,在循环中创建大量临时对象。
  • 循环引用:两个对象相互引用,导致垃圾回收器无法回收。
  • 大型数据结构:例如,大型数组或集合。
垃圾回收

垃圾回收(GC)是JVM自动内存管理的一部分,它通过回收不再使用的对象来释放内存。

  • GC Roots可达性分析:从GC Roots开始,向上遍历可达性链,确定哪些对象是可达的,不可达的对象将被回收。
  • 分代收集理论:将堆空间分为年轻代(Young)和老年代(Old),针对不同年代的对象使用不同的回收策略。
  • 引用类型:包括强引用、软引用、弱引用和虚引用,不同的引用类型在垃圾回收时的处理方式不同。
垃圾回收算法
  • 标记-清除:先标记所有可达对象,然后清除未标记的对象。
  • 复制:将对象复制到另一个内存区域,然后清理原内存区域。
  • 整理:移动对象并压缩内存空间,减少内存碎片。
并发收集器
  • CMS(Concurrent Mark Sweep):一种以获取最短停顿时间为目标的收集器。
  • G1(Garbage-First):一种面向服务端应用的收集器,它将堆内存分割成多个区域,优先回收垃圾最多的区域。
  • ZGC(Z Garbage Collector):一种低延迟的垃圾回收器,旨在减少停顿时间。
停顿时间控制策略

JVM提供了多种策略来控制停顿时间,包括调整堆大小、使用不同的收集器等。

性能调优

JVM性能调优包括配置JVM参数、监控内存使用情况、优化代码等方面。

  • JVM参数配置:如-Xms-Xmx用于设置堆空间大小。
  • 内存泄漏诊断:使用工具如MAT(Memory Analyzer Tool)来诊断内存泄漏。
JIT编译优化

JIT编译器是JVM的一部分,它可以将Java字节码编译成本地机器码,提高程序运行效率。

二、Spring Boot知识体系

自动配置

Spring Boot通过自动配置功能简化了Spring应用的配置。当Spring Boot启动时,它会自动配置依赖的Bean。

  • @EnableAutoConfiguration原理:Spring Boot在启动时会扫描所有可用的配置类,并根据条件判断是否启用某些配置。这些条件包括类路径下是否存在某些类、配置文件中的属性等。
  • 条件化配置(@Conditional):允许基于特定的条件来启用或禁用配置。例如,@ConditionalOnClass可以根据类路径下是否存在某个类来启用或禁用配置。
自定义Starter开发

开发者可以通过创建自定义Starter来简化项目的依赖管理。

  • 起步依赖:包含项目所需的全部依赖。起步依赖通常使用Maven或Gradle进行管理。
  • 依赖管理机制:使用Maven或Gradle进行依赖管理。例如,在Maven项目中,可以使用<dependencyManagement>标签来定义依赖的版本。
版本冲突解决

Spring Boot使用BOM(Bill of Materials)来管理依赖的版本,以避免版本冲突。

  • BOM:BOM定义了所有依赖的版本,确保所有模块使用相同的版本。
第三方库集成模式

Spring Boot支持多种第三方库集成模式,如自动配置、配置文件等。

  • 自动配置:Spring Boot会根据依赖的第三方库自动配置相应的Bean。
  • 配置文件:Spring Boot支持多种配置文件格式,如application.propertiesapplication.yml
Actuator

Spring Boot Actuator提供了一系列端点,用于监控和管理Spring Boot应用程序。

  • 健康检查端点:用于检查应用程序的健康状况。开发者可以自定义健康指标。
  • 度量指标收集:收集应用程序的性能数据,例如,HTTP请求、数据库连接等。
  • 自定义Endpoint开发:允许开发者创建自定义的端点,用于监控和管理应用程序。
配置文件管理

Spring Boot支持多环境配置,通过application-{profile}.yml文件来管理不同环境下的配置。

  • 多环境配置:例如,开发环境、测试环境和生产环境。
  • 配置加载优先级:Spring Boot会按照一定的优先级加载配置。
动态配置刷新

Spring Boot支持动态刷新配置,允许在运行时更改配置而无需重启应用程序。

监控与日志

Spring Boot集成了Micrometer和Logback/SLF4J等工具,用于监控和日志管理。

  • Micrometer:提供了一种统一的度量标准,支持多种监控工具。
  • Logback/SLF4J:提供日志管理功能,支持多种日志框架。
分布式链路追踪扩展机制

Spring Boot支持分布式链路追踪,允许开发者追踪跨多个服务的请求。

  • 自定义AutoConfigurationBean:允许开发者自定义自动配置的Bean。
  • 生命周期扩展点:允许开发者扩展Spring Boot的生命周期。
响应式编程支持

Spring Boot支持响应式编程,允许开发者使用Stream API等工具来处理异步数据流。

通过以上对JVM和Spring Boot知识体系的详细解析,我们可以看到这两个技术是如何相互关联和补充的。JVM提供了Java应用程序的运行环境,而Spring Boot则在此基础上简化了Spring应用的配置和管理。通过深入理解这两个技术,开发者可以构建更加高效、可维护的Java应用程序。

优快云

📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

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

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。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!

🔔如果您需要转载或者搬运这篇文章的话,非常欢迎您私信我哦~

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值