📕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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。

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