JVM与Spring Boot精讲

📕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

类加载机制

Java虚拟机（JVM）的类加载机制是实现Java动态性、灵活性和安全性的关键。它确保了在运行时能够动态地加载类，同时防止恶意代码的执行。

类加载过程

类加载过程大致可以分为以下几个阶段：

• 加载（Loading）：通过类加载器找到并加载.class文件，加载完成后，在内存中生成一个Class对象。
• 验证（Verification）：确保加载的类信息符合JVM规范，不会危害JVM的安全。
• 准备（Preparation）：为类变量分配内存，并设置默认初始值。
• 解析（Resolution）：将符号引用转换为直接引用。

双亲委派模型

双亲委派模型是JVM类加载机制的基础，它规定了类加载器的层次关系。在加载类时，子类加载器会先请求父类加载器加载，只有当父类加载器无法完成加载时，才由子类加载器自己尝试加载。

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，可以实现一个URL类加载器，用于从网络或其他源加载类。

模块化系统（JPMS）

Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的一种模块化系统，它通过模块化的方式组织代码，提高了系统的安全性、可维护性和可扩展性。

内存模型

JVM的内存模型主要包括以下几个部分：

• 堆（Heap）：用于存储对象实例和数组。
• 栈（Stack）：用于存储局部变量和方法调用栈。
• 方法区（Method Area）：用于存储类信息、常量、静态变量等。
• PC寄存器（PC Register）：用于存储当前线程所执行的指令的地址。

内存溢出场景分析

内存溢出通常发生在以下场景：

• 堆内存溢出：当应用程序创建的对象过多，超过堆内存容量时，就会发生堆内存溢出。
• 栈内存溢出：当递归调用深度过大，超过栈内存容量时，就会发生栈内存溢出。
• 方法区内存溢出：当类定义过多或过大的类定义导致方法区内存耗尽时，就会发生方法区内存溢出。

垃圾回收

垃圾回收（GC）是JVM自动管理内存的一种机制，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，向上遍历可达对象，确定哪些对象是可达的，从而回收不可达的对象。
• 分代收集理论：将对象分为新生代（Young）、老年代（Old）和永久代（Perm），分别采用不同的回收策略。
• 引用类型：分为强引用、软引用、弱引用和虚引用。
• 垃圾回收算法：包括标记-清除、复制、整理算法。
• 并发收集器：包括CMS（Concurrent Mark Sweep）、G1（Garbage-First）和ZGC（Z Garbage Collector）。
• 停顿时间控制策略：包括最大停顿时间、响应时间优先等。
• 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：通过工具分析内存使用情况，找出内存泄漏原因。
• JIT编译优化：JVM在运行时对热点代码进行编译优化，提高程序性能。

二、Spring Boot知识体系

自动配置

Spring Boot通过自动配置机制简化了Spring应用的配置过程。当Spring Boot启动时，它会根据项目依赖自动配置相关组件。

@EnableAutoConfiguration原理

@EnableAutoConfiguration注解是Spring Boot自动配置的核心。它通过扫描类路径下的所有配置类，根据条件化配置（@Conditional）选择合适的配置类进行自动配置。

条件化配置（@Conditional）

@Conditional注解用于控制配置类的生效条件，例如@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean等。

自定义Starter开发

自定义Starter可以方便地将自己的库或功能集成到Spring Boot项目中。开发自定义Starter需要创建一个Maven项目，并添加相应的依赖和配置。

起步依赖

起步依赖（Starter Dependency）是Spring Boot提供的一系列依赖包，用于简化项目依赖管理。

依赖管理机制（BOM文件）

BOM（Bill of Materials）文件用于管理项目依赖的版本，确保项目依赖的一致性。

版本冲突解决

解决版本冲突的方法包括使用BOM文件、选择兼容版本、使用依赖排除等。

第三方库集成模式

Spring Boot支持多种第三方库集成模式，例如自动配置、配置属性、Bean注入等。

Actuator

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

• 健康检查端点：用于检查应用的健康状态。
• 度量指标收集：用于收集应用性能数据。
• 自定义Endpoint开发：开发者可以自定义端点，满足特定监控需求。

配置文件管理

Spring Boot支持多环境配置，通过配置文件（如application-{profile}.yml）来管理不同环境的配置。

配置加载优先级

Spring Boot配置加载优先级从高到低依次为：命令行参数、环境变量、配置文件、系统属性。

动态配置刷新

Spring Boot支持动态配置刷新，允许在应用运行时修改配置并生效。

监控与日志

Spring Boot集成Micrometer和Logback/SLF4J，提供监控和日志功能。

分布式链路追踪

Spring Boot支持分布式链路追踪，如Zipkin、Jaeger等。

扩展机制

Spring Boot提供多种扩展机制，如自定义AutoConfigurationBean、生命周期扩展点等。

响应式编程支持

Spring Boot支持响应式编程，通过Spring WebFlux框架实现。

通过以上对JVM和Spring Boot知识体系的详细解析，我们可以了解到这两个技术在实际应用中的重要性。掌握这些知识，有助于我们更好地进行Java应用开发和性能调优。

📥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！

🔔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~