JVM与Spring Boot核心解析

📕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

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JVM知识体系补充说明

类加载机制

在类加载过程中,每个类都会经历一个生命周期,包括加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载。加载阶段,类加载器通过类加载器代理机制来查找并加载指定的类。这个过程涉及以下技术细节:

  • 类加载器代理机制:JVM提供了不同的类加载器实现,如Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader和Application ClassLoader。Bootstrap ClassLoader使用C++编写,负责加载JVM核心类库,如rt.jar。Extension ClassLoader和Application ClassLoader负责加载用户类库。
  • 类文件的格式:类文件遵循特定的格式,包括魔数、类版本、访问标志、类索引、父类索引、接口索引、字段信息、方法信息、属性信息等。
  • 类加载器的查找过程:JVM采用双亲委派模型,当请求加载类时,首先由当前类加载器的父类加载器尝试加载,如果父类加载器无法加载,则由当前类加载器尝试加载。
双亲委派模型

双亲委派模型确保了JVM中类库的稳定性和安全性,其实现细节如下:

  • 启动类加载器:Bootstrap ClassLoader负责加载核心类库,如rt.jar,它没有父类加载器。
  • 扩展类加载器:Extension ClassLoader负责加载Java平台扩展库,如javax.*包,其父类加载器是Bootstrap ClassLoader。
  • 应用类加载器:Application ClassLoader负责加载应用程序的类库,其父类加载器是Extension ClassLoader。
  • 自定义类加载器:自定义类加载器可以继承自ClassLoader类,通过重写findClass方法实现类的加载逻辑。
模块化系统(JPMS)

Java Platform Module System(JPMS)通过模块来组织代码,其技术实现细节包括:

  • 模块定义:每个模块都通过一个module-info.java文件来定义,包括模块的名称、导出的包、使用的模块、提供的服务等。
  • 模块版本控制:模块版本采用语义版本控制,如1.0.0、1.0.1、2.0.0等。
  • 模块间依赖:模块间的依赖通过module-info.java文件中的requires关键字来声明。
内存模型

JVM的内存模型包括以下运行时数据区:

  • 堆(Heap):堆是JVM中最大的运行时数据区,用于存储几乎所有的对象实例和数组的内存区域。堆内存的分配和回收由垃圾回收器管理。
  • 栈(Stack):栈是线程私有的运行时数据区,用于存储局部变量和方法调用的内存区域。栈内存的分配和回收是自动的。
  • 方法区(Method Area):方法区存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据。方法区的分配和回收也是自动的。
  • PC寄存器:PC寄存器用于存储当前线程所执行的字节码的地址。每次线程切换时,PC寄存器的值都会更新。
内存溢出场景分析

内存溢出的常见原因包括:

  • 对象创建过多:在堆空间不足的情况下,频繁创建对象会导致内存溢出。
  • 对象生命周期过长:长时间未释放的对象会占用内存,导致内存溢出。
  • 内存泄漏:内存泄漏是指程序中已分配的内存无法被垃圾回收器回收。
垃圾回收

垃圾回收(GC)是JVM自动管理内存的重要机制,其技术实现细节如下:

  • GC Roots可达性分析:GC Roots是指所有活动的线程都可以访问到的对象,包括栈、方法区和PC寄存器中的对象。通过GC Roots可以找到所有可达对象,不可达对象将被回收。
  • 分代收集理论:JVM将堆内存分为年轻代(Young)、老年代(Old)和永久代(Perm)三个区域。年轻代用于存放新生对象,老年代用于存放长期存活的对象,永久代用于存放类信息、常量等。
  • 引用类型:强引用、软引用、弱引用和虚引用对垃圾回收有不同的影响。强引用不会导致对象被回收,软引用和弱引用可能导致对象被回收,虚引用仅提供对象引用,但不阻止对象被回收。
  • 垃圾回收算法:常见的垃圾回收算法包括标记-清除、复制、整理算法等。
  • 并发收集器:如CMS(Concurrent Mark Sweep)、G1(Garbage-First)、ZGC(Z Garbage Collector)等,它们旨在减少停顿时间。
  • 停顿时间控制策略:如G1的并发标记阶段和并发清理阶段,旨在控制停顿时间。
  • 性能调优:通过JVM参数配置(如Xms、Xmx等)进行性能调优。
  • 内存泄漏诊断:通过工具诊断内存泄漏问题。
  • JIT编译优化:JIT编译器将字节码编译成本地机器码,提高程序执行效率。

Spring Boot知识体系补充说明

自动配置

Spring Boot通过自动配置功能,根据添加的依赖自动配置Spring应用。其核心原理如下:

  • @EnableAutoConfiguration:通过该注解启用自动配置。
  • 条件化配置(@Conditional):根据条件启用或禁用配置,如@ConditionalOnClass、@ConditionalOnBean等。
自定义Starter开发

自定义Starter可以简化依赖管理,提高项目的可重用性。其技术实现细节如下:

  • 创建自定义Starter:通过创建一个包含所需依赖的jar包来创建自定义Starter。
  • 配置Starter:在自定义Starter的pom.xml文件中配置依赖和自动配置类。
起步依赖

起步依赖(Starters)是Spring Boot的核心概念之一,其技术实现细节如下:

  • 创建起步依赖:通过创建一个包含一组依赖的jar包来创建起步依赖。
  • 使用起步依赖:在Spring Boot应用的pom.xml文件中添加起步依赖。
依赖管理机制

Spring Boot使用Maven或Gradle进行依赖管理,其技术实现细节如下:

  • Maven:使用pom.xml文件来定义项目依赖和构建配置。
  • Gradle:使用build.gradle文件来定义项目依赖和构建配置。
  • BOM(Bill of Materials)文件:用于管理依赖的版本,确保不同模块之间依赖的一致性。
版本冲突解决

解决版本冲突的技术实现细节如下:

  • 依赖的传递性:通过查看依赖的依赖关系,找到正确的版本。
  • 排除依赖:使用 标签排除不需要的依赖。
第三方库集成模式

Spring Boot支持多种第三方库集成模式,其技术实现细节如下:

  • 自动配置:通过自动配置类自动配置第三方库。
  • 配置属性:通过配置属性来配置第三方库。
Actuator

Spring Boot Actuator提供了一系列端点,用于监控和管理Spring Boot应用。其技术实现细节如下:

  • 健康检查端点:通过HTTP请求检查应用的运行状态。
  • 度量指标收集:通过HTTP请求收集应用的各种指标。
  • 自定义Endpoint开发:通过实现Endpoint接口开发自定义端点。
配置文件管理

Spring Boot使用配置文件来管理应用配置,其技术实现细节如下:

  • 配置文件格式:支持多种配置文件格式,如.properties、.yml等。
  • 多环境配置:支持多环境配置,如application-dev.yml、application-prod.yml等。
  • 配置加载优先级:配置文件的加载优先级由配置文件的路径和名称决定。
动态配置刷新

Spring Boot支持动态刷新配置,其技术实现细节如下:

  • 配置中心:使用配置中心(如Spring Cloud Config)来管理配置。
  • 动态配置客户端:使用Spring Cloud Bus等工具实现动态配置刷新。
监控与日志

Spring Boot集成了Micrometer进行监控,并支持Logback/SLF4J进行日志配置。其技术实现细节如下:

  • 监控:通过Micrometer收集应用的各种指标,并通过Prometheus、Grafana等工具进行可视化。
  • 日志:通过Logback/SLF4J进行日志配置,支持多种日志级别和日志格式。
分布式链路追踪

Spring Boot支持分布式链路追踪,其技术实现细节如下:

  • Zipkin:使用Zipkin进行分布式链路追踪,通过HTTP请求发送跟踪信息。
  • Jaeger:使用Jaeger进行分布式链路追踪,通过UDP协议发送跟踪信息。
扩展机制

Spring Boot提供了多种扩展机制,其技术实现细节如下:

  • 自定义AutoConfiguration:通过实现AutoConfigurePackage类自定义自动配置。
  • Bean生命周期扩展点:通过实现InitializingBean和DisposableBean接口扩展Bean的生命周期。
响应式编程支持

Spring Boot支持响应式编程,其技术实现细节如下:

  • Spring WebFlux:使用Spring WebFlux实现响应式Web应用。

通过以上补充说明,我们可以更深入地了解JVM和Spring Boot的核心概念和原理,并能够将这些知识应用到实际项目中,提高开发效率和系统性能。

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资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/67c535f75d4c C语言作为一门基础且强大的编程语言,在底层系统编程和算法实现方面表现卓越,其效率灵活性备受推崇。其中,“用指针实现的C语言排序算法”这一主题,融合了C语言的核心概念——指针,以及数据结构和算法的基础知识。指针是C语言的一大特色,它能够直接操作内存地址,从而为高效的数据操作提供了有力支持。在排序算法中,指针通常被用作迭代工具,用于遍历数组或链表,进而改变元素的顺序。 常见的排序算法,如冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序和归并排序等,都可以借助指针来实现。具体而言: 冒泡排序:通过交换相邻元素来实现排序。在C语言中,可以定义一个指向数组的指针,通过指针的递增或递减操作来遍历数组,比较相邻元素并在必要时进行交换。 选择排序:每次从剩余部分中找到最小(或最大)元素,然后将其第一个未排序的元素进行交换。指针可用于标记已排序和未排序部分的边界。 插入排序:将元素插入到已排序的部分,以保持有序性。可以使用指针跟踪已排序部分的末尾,并在找到合适位置后进行插入操作。 快速排序:采用分治策略,选择一个“基准”元素,将数组分为两部分,一部分的所有元素都小于基准,另一部分的所有元素都大于基准。这一过程通常通过递归来实现,而基准元素的选择和划分过程往往涉及指针操作。 归并排序:将数组分为两半,分别对它们进行排序,然后再进行合并。在C语言中,这通常需要借助动态内存分配和指针操作来处理临时数组。 在实现这些排序算法时,理解指针的用法极为关键。指针不仅可以作为函数参数传递,从而使排序算法能够作用于任何可寻址的数据结构(如数组或链表),而且熟练掌握指针的解引用、算术运算和比较操作,对于编写高效的排序代码至关重要。然而,需要注意的是,尽管指针提供了直接操作内存的便利,但不当使用可能会引发错误,例如内存泄漏、空指针
资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/f989b9092fc5 在电子设备设计中,多功能按键的实现是至关重要的技术,它能够为用户提供丰富多样的交互方式,比如单击、双击和长按等操作。本文将深入探讨如何设计一个多功能按键系统,涵盖按键识别逻辑、接口函数设计,以及如何避免使用定时器。 首先,我们需要理解多功能按键的基本原理。在硬件层面,按键通常是通过连接到微控制器(MCU)的一个输入引脚来实现的。当按键未被按下时,该引脚保持高电平;而当按键按下时,引脚会地短路,变为低电平。因此,通过检测该引脚的状态,就可以判断按键是否被按下。 接下来,我们来探讨如何识别不同的按键操作。单击是最基本的操作,通常定义为按键快速按下并释放。双击则是在短时间内连续两次单击,而长按则是按键被按下并持续一段时间。为了实现这些功能,我们需要在软件中加入一些延时处理。例如,当我们检测到按键按下事件后,可以启动一个短暂的延时。如果在此期间再次检测到按键按下,则判断为双击;如果延时结束仍未检测到第二次按下,则认为是单击。对于长按操作,可以设定一个较长的延时,如果按键在这段时间内一直保持按下状态,则识别为长按。 接口函数设计是软件工程中的重要环节。对于多功能按键,我们可以设计以下核心接口: void Key_Init(void):初始化按键,设置中断或轮询模式,并设置初始状态。 uint8_t Key_Scan(void):扫描按键状态,返回当前按键的操作类型,例如,0表示无操作,1表示单击,2表示双击,3表示长按。 void Key_Callback(uint8_t key_event):这是一个注册的回调函数,根据Key_Scan()返回的事件类型执行相应的操作。 在实际应用中,为了避免频繁的中断请求和降低功耗,我们有时会选择使用延时而非定时器。延时函数可以通过循环计数实现,例如,使用
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