📕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。
一、JVM知识体系
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类加载机制 JVM的类加载机制是一个复杂而精细的过程，它不仅负责将
.class文件加载到JVM中，还涉及到类的解析、验证、准备和初始化等步骤。类加载器（ClassLoader）是负责这一过程的核心组件，它可以从文件系统、网络或其他来源加载类。在类加载过程中，JVM会确保每个类只被加载一次，这是通过类加载器的缓存机制实现的。 -
类加载过程 （1）加载：类加载器首先将
.class文件读入内存，然后创建一个Class对象。这个过程涉及到类文件格式的解析，包括魔数、版本号、常量池、字段、方法等信息的读取。 （2）验证：验证过程确保类文件中的信息符合JVM规范，包括字节码验证、符号引用验证等。这一步骤对于保证JVM运行时安全至关重要。 （3）准备：为类变量分配内存，并设置默认初始值。对于基本数据类型，初始值通常是0、false或null；对于对象类型的类变量，初始值是null。 （4）解析：将符号引用转换为直接引用，这是将类、接口、字段和方法的符号引用替换为直接引用的过程。 -
双亲委派模型 双亲委派模型要求类加载器首先委托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，才由自身加载。这种模型可以防止类的重复加载，同时也可以防止核心API被随意篡改。
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自定义类加载器 自定义类加载器可以通过继承
ClassLoader类实现，或者实现java.lang.ClassLoader接口。在自定义类加载器中，可以重写findClass方法来指定类的加载逻辑。 -
模块化系统（JPMS） JPMS通过将JVM分割成多个模块，实现了模块之间的解耦。每个模块包含一组相关的类和资源，模块之间通过模块路径进行访问。这种模块化机制提高了JVM的性能和安全性。
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内存模型 JVM的内存模型分为运行时数据区和PC寄存器。运行时数据区包括堆、栈、方法区和PC寄存器。 （1）堆：是JVM中最大的内存区域，用于存储几乎所有的对象实例和数组。 （2）栈：每个线程都有自己的栈空间，用于存储局部变量和方法调用的参数。 （3）方法区：存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等。 （4）PC寄存器：存储当前线程所执行的指令的地址。
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内存溢出场景分析 内存溢出通常发生在堆内存不足时，可能导致程序崩溃。常见的内存溢出场景包括创建大量对象、使用大数据类型的数组、大量字符串连接和循环引用。
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垃圾回收 垃圾回收（GC）是JVM自动回收不再使用的对象所占用的内存空间。垃圾回收算法主要包括以下几种： （1）GC Roots可达性分析：从GC Roots开始，向上遍历，确定哪些对象可达，哪些不可达。 （2）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。 （3）引用类型：强、软、弱、虚引用，分别代表不同的引用强度。
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垃圾回收算法 （1）标记-清除算法：分为标记和清除两个阶段，清除过程中可能会产生内存碎片。 （2）复制算法：将对象分为两块内存，每次只使用其中一块，减少内存碎片。 （3）整理算法：将对象移动到内存的一端，减少内存碎片。
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并发收集器 并发收集器在垃圾回收过程中尽量减少对应用程序的影响，提高系统吞吐量。常见的并发收集器包括CMS（Concurrent Mark Sweep）、G1（Garbage-First）和ZGC（Z Garbage Collector）。
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停顿时间控制策略 停顿时间控制策略主要包括最大停顿时间和响应时间。垃圾回收器会尽量满足这些要求，以提高用户体验。
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性能调优 性能调优主要包括JVM参数配置、内存泄漏诊断和JIT编译优化。通过调整JVM参数，如
Xms、Xmx等，可以优化内存使用。内存泄漏诊断可以通过分析堆转储文件、线程转储文件等定位内存泄漏原因。JIT编译器会对热点代码进行优化，提高程序性能。
二、Spring Boot知识体系
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自动配置 Spring Boot的自动配置是基于条件化配置（@Conditional）实现的。它能够根据项目依赖自动配置Spring框架，大大简化了Spring应用的配置过程。
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@EnableAutoConfiguration原理
@EnableAutoConfiguration注解通过扫描类路径下的所有配置类，根据依赖关系自动配置Spring框架。它使用了SpringFactoriesLoader来加载类路径下所有META-INF/spring.factories文件中的EnableAutoConfiguration类。 -
条件化配置（@Conditional） 条件化配置用于控制某些配置类在特定条件下生效。常见的条件化配置包括
@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean和@ConditionalOnProperty。 -
自定义Starter开发 自定义Starter可以帮助开发者快速集成第三方库。开发自定义Starter需要完成以下步骤：创建Maven项目、添加依赖、编写自动配置类和打包发布。
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起步依赖 起步依赖是Spring Boot提供的依赖管理机制，它可以帮助开发者快速构建项目。起步依赖主要包括Spring Boot Starter Web、Spring Boot Starter Data JPA和Spring Boot Starter Test。
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依赖管理机制（BOM文件） BOM（Bill of Materials）文件是Spring Boot的依赖管理机制，它可以帮助开发者统一管理项目依赖的版本。
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版本冲突解决 版本冲突是项目中常见的问题，可以通过依赖传递策略、依赖排除策略和依赖锁定策略解决。
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第三方库集成模式 第三方库集成模式主要包括依赖注入和自定义Bean。依赖注入可以将第三方库集成到应用程序中，而自定义Bean可以创建自定义Bean来实现第三方库的功能。
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Actuator Actuator是Spring Boot提供的一种监控和管理应用程序的工具。它提供了健康检查端点、度量指标收集和自定义Endpoint等功能。
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健康检查端点 健康检查端点可以帮助开发者了解应用程序的健康状态。常见的健康检查端点包括
/health和/health/info。 -
度量指标收集 度量指标收集可以帮助开发者了解应用程序的性能。常见的度量指标包括CPU使用率、内存使用率和线程数。
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自定义Endpoint开发 自定义Endpoint可以帮助开发者扩展Actuator的功能。
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配置文件管理 Spring Boot支持多环境配置，通过
application-{profile}.yml文件实现。配置加载优先级为application.yml>application-{profile}.yml。 -
动态配置刷新 动态配置刷新允许开发者实时修改配置文件，而无需重启应用程序。
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监控与日志 Spring Boot提供了多种监控和日志配置方式，如Micrometer、Logback和SLF4J等。
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分布式链路追踪扩展机制 分布式链路追踪可以帮助开发者了解应用程序的调用链路。常见的分布式链路追踪工具包括Zipkin和Jaeger等。
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自定义AutoConfigurationBean生命周期扩展点 自定义AutoConfigurationBean生命周期扩展点可以帮助开发者扩展Spring Boot的生命周期。
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响应式编程支持 Spring Boot支持响应式编程，通过Spring WebFlux框架实现。
总结： 本文深入浅出地解析了JVM和Spring Boot知识体系，涵盖了类加载机制、内存模型、垃圾回收、自动配置、依赖管理、Actuator、监控与日志、分布式链路追踪等多个知识点。通过本文的学习，读者可以全面了解JVM和Spring Boot，为在实际项目中应用它们打下坚实基础。
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