JVM与Spring Boot深度解析

📕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)、《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。

📙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

💡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。

优快云

一、JVM知识体系

  1. 类加载机制

JVM的类加载机制是一个复杂而精细的过程,它不仅负责将类文件加载到JVM中,还涉及到类的隔离性、安全性以及动态性。在类加载过程中,涉及到以下关键技术细节:

(1)加载:类加载器负责将类文件从文件系统或网络中读取,并解析成二进制数据,然后加载到JVM中。在加载过程中,类加载器会检查类的版本、主版本号等信息,以确保兼容性。

(2)验证:验证阶段主要是为了确保类的结构符合JVM规范,包括字节码验证、符号引用验证等。这一阶段主要依赖于Java字节码验证器(BCI)。

(3)准备:在准备阶段,为类变量分配内存并设置默认初始值。对于基本数据类型,如int、float等,默认初始值为0;对于引用类型,默认初始值为null。

(4)解析:解析阶段是将符号引用转换为直接引用的过程。符号引用是指类、接口、字段和方法的名称和字段的类型,而直接引用是指直接指向内存地址的引用。

(5)初始化:初始化阶段为类变量分配初始值,执行静态代码块等。在这一阶段,会调用类的构造器。

  1. 类加载过程

(1)加载:JVM通过类加载器将.class文件加载到JVM中,生成Class对象。类加载器分为启动类加载器、扩展类加载器和应用程序类加载器。

(2)连接:连接阶段包括验证、准备和解析三个子阶段。验证阶段确保类的结构符合JVM规范,准备阶段为类变量分配内存,解析阶段将符号引用转换为直接引用。

(3)初始化:初始化阶段为类变量分配初始值,执行静态代码块等。初始化阶段在类加载完成后执行。

  1. 双亲委派模型

双亲委派模型是一种类加载策略,它要求子类加载器首先委派给父类加载器加载类,只有当父类加载器无法完成加载时,子类加载器才会尝试从自己的资源路径中加载。这种策略确保了类的隔离性和安全性。

  1. 自定义类加载器

自定义类加载器允许开发者根据实际需求,加载特定的类文件。通过继承ClassLoader类并重写findClass方法,可以实现自定义类加载器。在自定义类加载器中,可以实现对类文件的加密、解密等操作。

  1. 模块化系统(JPMS)

Java Platform Module System(JPMS)是Java 9引入的一种模块化系统,旨在提高JVM的性能和安全性。JPMS通过将应用程序分解成多个模块,实现了模块之间的隔离和依赖管理。在JPMS中,模块是具有独立版本、包和类路径的单元。

  1. 内存模型

JVM的内存模型主要包括以下部分:

(1)堆:堆是JVM中用于存储对象实例和数组的内存区域。堆内存被分为新生代和老年代,新生代用于存储新创建的对象,老年代用于存储长期存活的对象。

(2)栈:栈是用于存储局部变量和方法调用的内存区域。栈内存是线程私有的,每个线程都有自己的栈空间。

(3)方法区:方法区是用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据的内存区域。方法区是所有线程共享的。

(4)PC寄存器:PC寄存器用于存储正在执行的线程所指向的字节码指令。每个线程都有自己的PC寄存器。

  1. 内存溢出场景分析

内存溢出是JVM运行过程中常见的问题,主要发生在以下场景:

(1)创建对象过多,导致堆内存不足。可以通过调整JVM堆内存大小来解决这个问题。

(2)方法区内存不足,无法加载新的类。可以通过调整JVM方法区内存大小来解决这个问题。

(3)栈溢出,导致线程无法创建。可以通过调整JVM栈内存大小来解决这个问题。

  1. 垃圾回收

垃圾回收是JVM自动管理内存的重要机制。垃圾回收通过以下步骤回收无用对象:

(1)GC Roots可达性分析:从GC Roots开始,向上遍历,标记可达对象。

(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算法。

(3)引用类型:包括强引用、软引用、弱引用和虚引用。

  1. 垃圾回收算法

(1)标记-清除算法:分为标记和清除两个阶段,回收未被标记的对象。

(2)复制算法:将对象分为两个区域,每次只使用一个区域,回收另一个区域的对象。

(3)整理算法:将对象移动到内存的一端,回收另一端的对象。

  1. 并发收集器

(1)CMS(Concurrent Mark Sweep):一种基于标记-清除算法的并发收集器。CMS收集器在执行垃圾回收时,尽量减少停顿时间。

(2)G1(Garbage-First):一种基于分代收集算法的并发收集器。G1收集器将堆内存划分为多个区域,并优先回收垃圾回收价值高的区域。

(3)ZGC(Z Garbage Collector):一种低延迟的并发收集器。ZGC收集器通过将对象进行压缩,减少内存碎片,从而降低垃圾回收的停顿时间。

  1. 停顿时间控制策略

(1)最大停顿时间:确保GC过程中的最大停顿时间不超过设定值。可以通过调整JVM参数来控制最大停顿时间。

(2)最小停顿时间:尽可能减少GC过程中的停顿时间。可以通过调整JVM参数来控制最小停顿时间。

  1. 性能调优

(1)JVM参数配置:通过调整JVM参数(如Xms、Xmx等),优化内存使用。例如,调整堆内存大小、堆内存分代策略等。

(2)内存泄漏诊断:使用工具(如JProfiler、VisualVM等)诊断内存泄漏问题。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。

(3)JIT编译优化:通过JVM的即时编译(JIT)功能,优化代码执行效率。JIT编译器可以将字节码编译成本地机器码,提高程序执行速度。

二、Spring Boot知识体系

  1. 自动配置

Spring Boot的自动配置功能可以让开发者快速搭建应用程序,无需手动配置繁琐的Spring配置文件。自动配置的原理如下:

(1)@EnableAutoConfiguration:标识启用自动配置功能。在Spring Boot项目中,通过在主类上添加@EnableAutoConfiguration注解,启用自动配置功能。

(2)条件化配置(@Conditional):根据条件判断是否应用自动配置。例如,当项目中有某些类存在时,自动配置某些Bean。

  1. 自定义Starter开发

自定义Starter可以方便地将第三方库集成到Spring Boot项目中。开发自定义Starter需要完成以下步骤:

(1)创建Starter项目:使用Spring Initializr创建一个Maven项目,添加必要的依赖。

(2)添加依赖:将第三方库的依赖添加到Starter项目中。

(3)编写自动配置类:根据第三方库的功能,编写相应的自动配置类。在自动配置类中,可以使用Spring的自动配置注解和条件化配置。

  1. 起步依赖

起步依赖(Starter)是Spring Boot中用于简化依赖管理的机制。通过添加起步依赖,可以自动引入所需的依赖库。起步依赖由Spring Boot团队维护,包含了常用的依赖库。

  1. 依赖管理机制

(1)BOM文件:定义了所有依赖的版本信息,确保项目中依赖的一致性。在Maven项目中,BOM文件以pom.xml的形式存在。

(2)版本冲突解决:通过BOM文件或使用依赖管理工具(如Maven、Gradle等)解决版本冲突。例如,使用Maven的dependencyManagement标签管理依赖版本。

  1. 第三方库集成模式

(1)依赖注入:使用Spring的依赖注入机制集成第三方库。例如,使用Spring的@Service、@Component等注解定义Bean,并通过构造器注入或setter方法注入依赖。

(2)事件驱动:使用Spring的事件驱动机制集成第三方库。例如,使用Spring的ApplicationEvent和ApplicationListener实现事件监听和发布。

  1. Actuator

Actuator是Spring Boot提供的一种监控和管理应用程序的工具。它提供了以下功能:

(1)健康检查端点:监控应用程序的健康状况。例如,使用@Health注解定义健康检查方法。

(2)度量指标收集:收集应用程序的性能指标。例如,使用Micrometer集成Prometheus等监控工具。

(3)自定义Endpoint开发:根据需求自定义端点。例如,使用@Endpoint注解定义自定义端点。

  1. 配置文件管理

(1)多环境配置:通过配置文件(如application-{profile}.yml)实现不同环境的配置。例如,开发环境、测试环境和生产环境。

(2)配置加载优先级:根据配置文件的优先级加载配置。例如,先加载application.yml,再加载application-dev.yml。

(3)动态配置刷新:实时更新配置信息。例如,使用Spring Cloud Config实现配置的动态刷新。

  1. 监控与日志

(1)Micrometer集成:使用Micrometer收集应用程序的性能指标。例如,使用Prometheus、Grafana等监控工具。

(2)Logback/SLF4J配置:配置日志框架,实现日志记录。例如,使用Logback配置日志级别、日志格式等。

  1. 分布式链路追踪

(1)Zipkin、Jaeger等链路追踪工具:实现分布式系统的链路追踪。例如,使用Zipkin记录请求的链路信息。

  1. 扩展机制

(1)自定义AutoConfigurationBean:根据需求自定义自动配置类。例如,使用Spring FXML技术实现自定义自动配置。

(2)生命周期扩展点:在Bean的生命周期中添加自定义逻辑。例如,使用Spring的生命周期接口和事件监听器实现扩展。

  1. 响应式编程支持

(1)Spring WebFlux:基于响应式编程的Web框架。例如,使用WebFlux实现异步非阻塞的Web服务。

(2)Spring Data R2DBC:基于响应式编程的数据访问框架。例如,使用R2DBC实现异步非阻塞的数据访问。

优快云

博主分享

📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

📙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。

面试备战资料

八股文备战
场景描述链接
时间充裕(25万字)Java知识点大全(高频面试题)Java知识点大全
时间紧急(15万字)Java高级开发高频面试题Java高级开发高频面试题

理论知识专题(图文并茂,字数过万)

技术栈链接
RocketMQRocketMQ详解
KafkaKafka详解
RabbitMQRabbitMQ详解
MongoDBMongoDB详解
ElasticSearchElasticSearch详解
ZookeeperZookeeper详解
RedisRedis详解
MySQLMySQL详解
JVMJVM详解

集群部署(图文并茂,字数过万)

技术栈部署架构链接
MySQL使用Docker-Compose部署MySQL一主二从半同步复制高可用MHA集群Docker-Compose部署教程
Redis三主三从集群(三种方式部署/18个节点的Redis Cluster模式)三种部署方式教程
RocketMQDLedger高可用集群(9节点)部署指南
Nacos+Nginx集群+负载均衡(9节点)Docker部署方案
Kubernetes容器编排安装最全安装教程

开源项目分享

项目名称链接地址
高并发红包雨项目https://gitee.com/java_wxid/red-packet-rain
微服务技术集成demo项目https://gitee.com/java_wxid/java_wxid

管理经验

【公司管理与研发流程优化】针对研发流程、需求管理、沟通协作、文档建设、绩效考核等问题的综合解决方案:https://download.youkuaiyun.com/download/java_wxid/91148718

希望各位读者朋友能够多多支持!

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!

🔔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~

【无线传感器】使用 MATLAB和 XBee连续监控温度传感器无线网络研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕使用MATLAB和XBee技术实现温度传感器无线网络的连续监控展开研究,介绍了如何构建无线传感网络系统,并利用MATLAB进行数据采集、处理可视化分析。系统通过XBee模块实现传感器节点间的无线通信,实时传输温度数据至主机,MATLAB负责接收并处理数据,实现对环境温度的动态监测。文中详细阐述了硬件连接、通信协议配置、数据解析及软件编程实现过程,并提供了完整的MATLAB代码示例,便于读者复现和应用。该方案具有良好的扩展性和实用性,适用于远程环境监测场景。; 适合人群:具备一定MATLAB编程基础和无线通信基础知识的高校学生、科研人员及工程技术人员,尤其适合从事物联网、传感器网络相关项目开发的初学者中级开发者。; 使用场景及目标:①实现基于XBee的无线温度传感网络搭建;②掌握MATLAB无线模块的数据通信方法;③完成实时数据采集、处理可视化;④为环境监测、工业测控等实际应用场景提供技术参考。; 阅读建议:建议读者结合文中提供的MATLAB代码硬件连接图进行实践操作,先从简单的点对点通信入手,逐步扩展到多节点网络,同时可进一步探索数据滤波、异常检测、远程报警等功能的集成。
内容概要:本文系统讲解了边缘AI模型部署优化的完整流程,涵盖核心挑战(算力、功耗、实时性、资源限制)设计原则,详细对比主流边缘AI芯片平台(如ESP32-S3、RK3588、Jetson系列、Coral等)的性能参数适用场景,并以RK3588部署YOLOv8为例,演示从PyTorch模型导出、ONNX转换、RKNN量化到Tengine推理的全流程。文章重点介绍多维度优化策略,包括模型轻量化(结构选择、输入尺寸调整)、量化(INT8/FP16)、剪枝蒸馏、算子融合、批处理、硬件加速预处理及DVFS动态调频等,显著提升帧率并降低功耗。通过三个实战案例验证优化效果,最后提供常见问题解决方案未来技术趋势。; 适合人群:具备一定AI模型开发经验的工程师,尤其是从事边缘计算、嵌入式AI、计算机视觉应用研发的技术人员,工作年限建议1-5年;熟悉Python、C++及深度学习框架(如PyTorch、TensorFlow)者更佳。; 使用场景及目标:①在资源受限的边缘设备上高效部署AI模型;②实现高帧率低功耗的双重优化目标;③掌握从芯片选型、模型转换到系统级调优的全链路能力;④解决实际部署中的精度损失、内存溢出、NPU利用率低等问题。; 阅读建议:建议结合文中提供的代码实例工具链(如RKNN Toolkit、Tengine、TensorRT)动手实践,重点关注量化校准、模型压缩硬件协同优化环节,同时参考选型表格匹配具体应用场景,并利用功耗监测工具进行闭环调优。
(清零流程:进维修模式—打开软件清零) 一、清零操作 第一步:打印机进入维修模式(查看维模式进法)。 第二步:废墨计数器:一般选【主要】 ,如报错002请选择【全】或【其它选项】。清零须用USB线把打印机接上电脑,进入维修模式放上纸,再点【清零】操作,提示【恭喜您!成功啦!】重开打印机清零完成。 报错提示: 1. 如报错006 001 005说明没进到维修模式。 2. 报错009说明硬件有问题,可点【读取】查看错误代码, 正常关闭打印机排除硬件问题再操作。 3. 报错002说明有废墨计数器未选对或软件不支持该型号。 4. 打印机有其它硬件问题时,点了【清零】后软件变灰不提示成功,过一分钟直接关打印机重开即可。 二、维修模式的进法(不同机型进法不同,认真阅读再操作) [G1800 G2800 G3800 G4800 IP8780 IP7280 IX6880 IX6780 MG3580 MG3680 TS5080 TS6080 TS6020......]维修模式方法如下: 1.先关闭电源 打印机放纸 2.按下【停止】键,再按【电源】 键。(两键都不松开) 3.当电源灯点亮时,不松【电源】键,只松【停止】键 4.连按5次【停止】键,两键同时松开。 5.电源灯长亮,进入成功。(有时两个灯) [G1810 G2810 G3810 G4810 G5080 G6080 G8080 GM2020 GM4080 TS3380 TS3480 TSS708 TS5120 TS5320 TS5180 TS6120 TS6180 TS6280 TS6220 TS6380 TS6320 TR4580 TR4520 TR7520] 维修模式方法如下: 1.先关闭打印机电源,机子里放纸,按下【电源】键不放手。 2.当电源灯亮时,不松【电源】键,连按5次【停止】键,两键同时松开。 3.电源灯长亮
《Unity引擎下的经典平台游戏实现剖析》 在当代游戏开发实践中,Unity引擎凭借其高效的三维图形处理能力、多平台适配特性以及直观的脚本编写界面,已成为广泛采用的工具之一。本文将以一个具体的案例——基于Unity环境重新构建的经典平台跳跃游戏为例,系统阐述该引擎在复刻传统游戏过程中的技术应用实现逻辑。 Unity采用组件化设计理念,游戏内的每个实体均由多种功能模块组合而成。在本案例中,游戏角色、地形模块及敌对单位均通过添加相应组件实现其基础功能。以主角为例,其视觉呈现依赖于精灵渲染组件,二维刚体组件负责模拟物理运动规律,而自定义编写的行为脚本则定义了角色的移动、跳跃及交互响应等核心逻辑。 项目主目录通常包含完整的源代码资源,其中C#脚本构成了游戏行为控制的基石。开发者通过定义“主角控制类”来封装角色的状态管理动作响应,同时设计“关卡管理类”用于统筹场景布局进度控制,“道具效果类”则处理角色能力强化等特殊事件。项目说明文档一般会提供详细的环境配置指引代码结构说明,帮助使用者快速理解项目架构并掌握修改方法。 在Unity中,场景作为游戏世界的容器,承载了所有对象的空间关系属性配置。本案例可能包含多个独立场景,分别对应不同难度或主题的关卡,每个关卡内均预设了平台排布、敌对单位生成点及通关条件等要素。动画系统的运用进一步丰富了角色表现,通过状态机控制器可实现行走、跳跃、受伤等动作间的平滑过渡。 音效背景音乐是塑造游戏氛围的关键要素。借助Unity的音频管理模块,开发者能够根据游戏进程动态触发对应的声效资源,重现原版游戏的听觉体验。物理引擎在二维平台游戏中尤为重要,通过为对象添加矩形或圆形碰撞体,可实现精确的接触检测力学反馈。 总体而言,该案例不仅展示了利用Unity引擎重构经典游戏的技术路径,更为学习者提供了深入理解二维游戏开发流程的实践样本。从脚本编写到系统集成,从资源管理到交互设计,该项目全面呈现了现代游戏开发工具在传承经典玩法过程中的方法论价值,为不同阶段的开发者提供了可借鉴的技术范本设计思路。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
基于多动作深度强化学习的柔性车间调度研究(Python代码实现)内容概要:本文围绕“基于多动作深度强化学习的柔性车间调度研究”展开,结合Python代码实现,探讨了深度强化学习在复杂车间调度问题中的应用。研究聚焦于柔性车间环境下的任务分配调度优化,提出采用多动作空间的深度强化学习模型,以应对工序顺序、机器选择等多重决策问题。文中详细阐述了问题建模、状态动作空间设计、奖励函数构建及算法实现流程,并通过仿真实验验证了该方法相较于传统优化算法在调度效率和适应性方面的优势。同时,文档还附带多个相关科研案例代码资源,涵盖无人机路径规划、微电网优化、信号处理等领域,体现了深度强化学习在智能制造自动化中的广泛适用性。; 适合人群:具备Python编程基础和机器学习基础知识的研究生、科研人员及从事智能制造、工业自动化领域的工程师,尤其适合对强化学习在调度优化中应用感兴趣的技术人员。; 使用场景及目标:①学习如何将深度强化学习应用于柔性车间调度这一NP-hard问题;②掌握多动作空间强化学习模型的设计实现方法;③借鉴代码实现思路,开展类似生产调度、资源分配等领域的科研工程实践;④结合提供的其他案例拓展多领域交叉研究能力。; 阅读建议:建议读者结合文档中提供的Python代码进行实践操作,重点关注状态表示、动作空间划分奖励函数设计等核心环节,并可参考文末链接获取更多优化算法仿真资源以加深理解。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值