📕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。
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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
1. 类加载机制
Java类加载机制是JVM的核心机制之一，其设计理念是为了保证Java程序的安全性。在类加载过程中，JVM会执行以下步骤：
-
加载：类加载器首先会通过类名找到对应的
.class文件，然后通过文件系统读取字节码，将其存储到方法区中，并生成一个Class对象。 -
验证：验证阶段确保字节码符合Java虚拟机规范，没有安全风险。这包括对字节码的格式、符号引用、常量池等进行检查。
-
准备：为类变量分配内存并设置默认初始值，但不包括
final修饰的静态变量，它们将在初始化阶段赋值。 -
解析：将符号引用转换为直接引用，即把类、接口、字段和方法的符号引用解析为直接引用。
-
初始化：执行类构造器
<clinit>()方法，完成类的初始化。初始化过程包括执行类变量的赋值动作和静态代码块中的代码。
2. 类加载过程
类加载过程可以细分为以下步骤：
- 加载：通过
ClassLoader的findClass方法查找并加载.class文件。 - 验证：通过
Verification类加载器进行字节码验证。 - 准备：通过
Preparation类加载器为类变量分配内存并设置默认值。 - 解析：通过
Resolution类加载器将符号引用转换为直接引用。 - 初始化：通过
Initialization类加载器执行类构造器。
3. 双亲委派模型
双亲委派模型中，类加载器首先请求其父类加载器进行类的加载，只有当父类加载器无法完成加载时，才由自己尝试加载。这种模型确保了类的唯一性和安全性。
4. 自定义类加载器
自定义类加载器允许开发者控制类的加载过程。例如，可以实现URLClassLoader来加载特定目录下的类。
5. 模块化系统（JPMS）
Java Platform Module System（JPMS）引入了模块的概念，它通过模块描述文件（module-info.java）来定义模块的依赖关系和模块的公共API。
6. 内存模型与运行时数据区
JVM的内存模型包括以下区域：
-
堆：用于存储几乎所有的对象实例和数组的实例。堆的内存分配是动态的，可以通过JVM参数进行调整。
-
栈：每个线程都有自己的栈，用于存储局部变量和方法调用的上下文。栈的内存分配是线程私有的，且是固定的。
-
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。方法区是所有线程共享的。
-
PC寄存器：用于存储当前线程所执行的指令的地址。
7. 内存溢出场景分析
内存溢出通常发生在以下场景：
- 大量对象生成：当应用程序创建大量对象时，可能会耗尽堆空间。
- 循环引用：当对象之间相互引用，且这些引用无法被垃圾回收器回收时，会导致内存泄漏。
8. 直接内存管理
直接内存是通过java.nio包中的ByteBuffer类管理的，它允许应用程序直接在本地内存（堆外内存）中分配内存。
9. 垃圾回收（GC）
垃圾回收是JVM自动管理内存的一种机制。它通过以下步骤回收不再使用的对象：
- 标记：从GC Roots开始，标记所有可达的对象。
- 清除：清除未被标记的对象。
10. GC Roots可达性分析
GC Roots包括：
- 线程栈中的局部变量表。
- 方法区中的常量池。
- 方法区中的静态变量。
- 本地方法栈。
11. 分代收集理论
分代收集理论将对象分为新生代和老年代：
- 新生代：存放新生对象，垃圾回收频率高。
- 老年代：存放存活时间较长的对象，垃圾回收频率低。
12. 引用类型
Java中的引用类型包括：
- 强引用：最常用的引用类型，垃圾回收器不会回收强引用的对象。
- 软引用：可以回收的引用类型，用于缓存。
- 弱引用：可以被垃圾回收器随时回收的引用类型。
- 虚引用：没有实际引用的对象，垃圾回收器回收时会将其回收。
13. 垃圾回收算法
常见的垃圾回收算法包括：
- 标记-清除：标记所有可达对象，然后清除未被标记的对象。
- 复制：将对象复制到另一个区域，然后清除原始区域。
- 标记-整理：标记可达对象，然后移动对象并整理内存空间。
14. 并发收集器
并发收集器如CMS和G1可以减少垃圾回收时的停顿时间。例如，CMS通过并行清理和并发标记来减少停顿时间。
15. 停顿时间控制策略
JVM提供了多种策略来控制垃圾回收时的停顿时间，如CMS的并发标记和清除。
16. 性能调优与JVM参数配置
性能调优可以通过调整JVM参数来实现，如-Xms和-Xmx用于设置堆大小，-XX:+UseG1GC用于启用G1垃圾回收器。
17. 内存泄漏诊断
内存泄漏的诊断可以通过JVM提供的工具，如jhat和VisualVM来完成。
18. JIT编译优化
JIT编译器可以将字节码即时编译成本地机器码，提高Java程序的运行效率。JIT编译优化包括循环优化、内联优化等。
二、Spring Boot知识体系
1. 自动配置
Spring Boot的自动配置功能基于条件化配置，它通过以下步骤实现：
- 条件化配置：使用
@Conditional注解来指定特定条件下的配置。 - 自动配置类：Spring Boot提供了一系列自动配置类，用于推断最佳配置。
- 条件注解：通过条件注解来指定自动配置的条件。
2. @EnableAutoConfiguration原理
@EnableAutoConfiguration注解通过以下步骤实现自动配置：
- 扫描类路径：Spring Boot会扫描类路径下的所有jar包，寻找带有
@Configuration注解的类。 - 自动配置类：根据扫描到的类，Spring Boot会自动配置相应的Bean。
3. 条件化配置（@Conditional）
@Conditional注解允许基于特定条件来启用或禁用配置。例如，可以使用@ConditionalOnClass来指定只有当存在某个类时才启用配置。
4. 自定义Starter开发
自定义Starter可以帮助开发者将库依赖和自动配置组合在一起。例如，可以通过Maven的spring-boot-starter插件来创建Starter。
5. 起步依赖与依赖管理机制
Spring Boot使用Maven或Gradle作为构建工具，并通过BOM文件来管理依赖。BOM文件定义了所有依赖的版本，确保了依赖的一致性。
6. 版本冲突解决
Spring Boot通过选择合适的依赖版本和依赖管理策略来解决冲突。例如，可以使用dependencyManagement来管理依赖版本。
7. 第三方库集成模式
Spring Boot提供了多种方式来集成第三方库，如通过自动配置或手动配置。例如，可以使用@Configuration类来手动配置第三方库。
8. Actuator与健康检查端点
Spring Boot Actuator提供了一系列端点，用于监控和管理应用程序。例如，可以使用/health端点来获取应用程序的健康状态。
9. 度量指标收集
Actuator可以收集应用程序的度量指标，如内存使用情况、线程数等。这些指标可以通过/metrics端点获取。
10. 自定义Endpoint开发
开发者可以通过实现Endpoint接口来创建自定义的端点。例如，可以创建一个端点来获取应用程序的版本信息。
11. 配置文件管理
Spring Boot使用application.yml或application.properties文件来管理配置。这些文件支持多环境配置，例如，可以使用application-dev.yml和application-prod.yml来管理开发环境和生产环境的配置。
12. 配置加载优先级与动态配置刷新
Spring Boot支持配置加载优先级，并可以通过Actuator刷新配置。例如，可以使用/actuator/refresh端点来刷新配置。
13. 监控与日志
Spring Boot集成了Micrometer用于度量指标收集，并通过Logback/SLF4J进行日志配置。例如，可以使用logging.level来设置日志级别。
14. 分布式链路追踪扩展机制
Spring Boot支持分布式链路追踪，并通过自定义扩展点来增强链路追踪功能。例如，可以使用Zipkin或Jaeger等工具来实现分布式链路追踪。
15. 自定义AutoConfigurationBean生命周期扩展点
Spring Boot提供了扩展点来修改AutoConfigurationBean的生命周期。例如，可以使用@PostConstruct和@PreDestroy注解来指定Bean的初始化和销毁逻辑。
16. 响应式编程支持
Spring Boot 5引入了响应式编程支持，允许开发者使用Project Reactor的API来编写响应式应用程序。例如，可以使用Mono和Flux来处理异步数据流。
通过以上对JVM和Spring Boot知识体系的补充说明，我们可以看到这两个技术组件在Java生态系统中的重要性。JVM提供了Java程序的运行平台，而Spring Boot则是在此基础上构建的一个高效、易于使用的框架，它简化了Spring应用程序的开发和部署过程。两者相辅相成，共同推动了Java技术的发展和创新。
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