JVM与Spring Boot知识体系-优快云博客

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📕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。

📘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。

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Java程序员廖志伟

💡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。

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JVM知识体系补充说明

类加载机制

类加载机制在JVM中扮演着至关重要的角色，它确保了Java程序的类型安全。在加载阶段，JVM会使用类加载器（ClassLoader）来查找并加载类的二进制数据。这个过程中，类加载器会遵循一定的命名规范，例如，类文件存储在文件系统中时，其路径应与类名相对应。

在连接阶段，类加载器会验证类信息，确保类文件符合Java虚拟机规范。这一步骤包括检查类的字节码是否被篡改、类定义是否与Java语言规范一致等。接着，JVM会准备类信息，包括分配静态变量的内存空间，并初始化类静态初始化器。

初始化阶段，JVM会执行类的初始化代码，包括静态变量的赋值和静态代码块的执行。这个过程是按顺序进行的，并且只执行一次。

类加载过程

在加载阶段，类加载器会读取类的二进制数据，并将其存储在内存中。这个过程涉及到类文件的读取、解析和存储。

连接阶段包括验证、准备和解析三个子阶段。验证阶段确保类文件符合Java虚拟机规范，准备阶段为静态变量分配内存空间，解析阶段则将符号引用转换为直接引用。

初始化阶段是类加载过程的最后一个阶段，它会执行类的初始化代码，包括静态变量的赋值和静态代码块的执行。

双亲委派模型

双亲委派模型是一种安全机制，它确保了类加载器不会加载违反Java类加载规则的类。在双亲委派模型中，子类加载器在尝试加载一个类之前，会首先将请求委派给其父类加载器。这种模型的顶层是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），它负责加载核心库中的类，如rt.jar。

自定义类加载器

自定义类加载器允许开发者实现自己的类加载逻辑，例如，加载特定格式的文件或从网络资源加载类。开发者可以通过继承ClassLoader类或实现ClassLoader接口来创建自定义类加载器。

模块化系统（JPMS）

Java Platform Module System（JPMS）通过模块来组织代码，它引入了模块的概念，使得代码组织更加清晰，并提高了系统的安全性和性能。模块化系统通过模块描述符（module-info.java）来定义模块的依赖关系和模块的提供者。

内存模型

JVM的内存模型由多个运行时数据区组成，每个数据区都有其特定的用途。

堆：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的实例。堆空间是动态分配的，因此容易发生内存溢出。
栈：栈用于存储局部变量和方法调用的参数。栈空间是线程私有的，因此每个线程都有自己的栈空间。
方法区：方法区存储已经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：PC寄存器用于指示当前线程所执行的字节码的地址。每个线程都有自己的PC寄存器。

内存溢出场景分析

内存溢出通常发生在以下场景：

创建的对象太多，导致堆空间不足。
堆空间分配不合理，如Xmx设置太小。
内存泄漏，如未释放的对象占用内存。

垃圾回收

垃圾回收是JVM自动管理内存的重要机制。垃圾回收器通过以下步骤来回收不再使用的对象：

GC Roots可达性分析：从GC Roots开始，向上遍历，找到所有可达对象。
分代收集理论：将对象分为不同代（如Young、Old），针对不同代采用不同的回收策略。
引用类型：强引用、软引用、弱引用和虚引用在垃圾回收中的行为不同。

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，清除未被标记的对象。
复制：将对象复制到另一个区域，然后清除原区域的对象。
整理：移动存活对象，清理内存碎片。

并发收集器

并发收集器如CMS（Concurrent Mark Sweep）和G1（Garbage-First）可以在应用程序运行时进行垃圾回收，以减少停顿时间。这些收集器通过并发执行垃圾回收操作，减少了对应用程序的干扰。

停顿时间控制策略

JVM提供了多种策略来控制垃圾回收的停顿时间，如G1的停顿时间目标。这些策略旨在最小化垃圾回收对应用程序性能的影响。

性能调优

性能调优包括JVM参数配置、内存泄漏诊断和JIT编译优化。通过调整JVM参数，可以优化内存使用、垃圾回收行为和JIT编译过程。

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，从而提高程序的执行效率。JIT编译优化包括方法内联、循环展开、指令重排等技术。

Spring Boot知识体系补充说明

自动配置

Spring Boot的自动配置功能通过条件化配置来启用特定的自动配置。自动配置的实现依赖于条件注解，如@ConditionalOnClass、@ConditionalOnBean等。

@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，并根据条件注解的规则来启用或禁用特定的自动配置。

条件化配置（@Conditional）

条件化配置允许开发者根据特定的条件来启用或禁用配置。条件注解可以应用于类、方法或字段，并根据指定的条件来决定是否应用配置。

自定义Starter开发

自定义Starter可以帮助开发者将常用的依赖项和配置封装起来，方便其他开发者使用。开发者可以通过创建一个包含所有必需依赖项的Maven项目，并使用spring-boot-starter作为坐标前缀。

起步依赖

起步依赖是Spring Boot提供的依赖管理机制，它通过一个特殊的坐标来引入所有必需的依赖。起步依赖简化了依赖项的管理，并确保了依赖项之间的兼容性。

依赖管理机制（BOM文件）

BOM（Bill of Materials）文件定义了所有依赖项的版本，确保依赖项之间的兼容性。BOM文件通过一个Maven坐标来引用，并包含了所有依赖项的版本信息。

版本冲突解决

Spring Boot提供了多种机制来解决依赖项之间的版本冲突，如依赖管理策略、依赖项排除等。

第三方库集成模式

Spring Boot支持多种第三方库的集成模式，如自动配置、配置属性等。自动配置允许Spring Boot自动配置第三方库，而配置属性则允许开发者通过配置文件来配置第三方库。

Actuator

Spring Boot Actuator提供了健康检查、度量指标收集和自定义Endpoint等功能。这些功能可以帮助开发者监控和管理Spring Boot应用程序。

健康检查端点

健康检查端点允许开发者检查应用程序的健康状态。通过发送HTTP请求到健康检查端点，可以获取应用程序的健康信息。

度量指标收集

度量指标收集可以帮助开发者监控应用程序的性能。Spring Boot Actuator集成了Micrometer，允许开发者收集和发布度量指标。

自定义Endpoint开发

自定义Endpoint允许开发者扩展Actuator的功能。开发者可以通过实现Endpoint接口来创建自定义端点，并公开自定义的监控信息。

配置文件管理

Spring Boot支持多环境配置，如通过application-{profile}.yml文件来管理不同环境的配置。Spring Boot会根据当前激活的配置文件来加载相应的配置。

配置加载优先级

Spring Boot会根据配置文件的位置和名称来确定配置的优先级。通常，位于classpath:/根目录下的配置文件具有最高的优先级。

动态配置刷新

Spring Boot支持动态刷新配置，允许在应用程序运行时更新配置。这可以通过Spring Cloud Config Server或Spring Cloud Bus来实现。

监控与日志

Spring Boot集成了Micrometer和Logback/SLF4J等监控和日志框架。这些框架可以帮助开发者监控应用程序的性能和日志。

分布式链路追踪

Spring Boot支持分布式链路追踪，如Zipkin和Jaeger。这些工具可以帮助开发者追踪分布式系统的请求路径。

扩展机制

Spring Boot提供了多种扩展机制，如自定义AutoConfigurationBean和生命周期扩展点。这些机制允许开发者扩展Spring Boot的功能。

响应式编程支持

Spring Boot支持响应式编程，如Spring WebFlux。响应式编程允许开发者以异步的方式处理事件和请求，从而提高应用程序的性能和可伸缩性。

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📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

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