📕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、CSDN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。
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一、JVM知识体系
JVM（Java Virtual Machine）是Java程序运行的环境，它负责将Java字节码转换为机器码执行。以下是对JVM知识体系的详细解析，并补充技术实现细节：
- 类加载机制 类加载机制是JVM的核心机制之一，负责将类定义（.class文件）加载到JVM中。类加载过程主要包括三个阶段：加载、连接和初始化。
（1）加载：加载过程负责找到并加载指定的类定义文件，创建一个代表该类的java.lang.Class对象。具体实现是通过类加载器（ClassLoader）完成的，它可以从文件系统、网络或其他源读取类文件。在Java 9之后，引入了模块化系统（JPMS），类加载器被组织成层次结构，以支持模块隔离。
（2）连接：连接过程负责验证类定义文件的有效性，准备类变量和静态常量，以及解析类定义中的符号引用。验证过程确保类文件符合Java虚拟机规范，准备过程为静态变量分配内存空间，并设置默认值，解析过程将符号引用转换为直接引用。
（3）初始化：初始化过程负责执行类定义中的初始化代码，包括静态代码块和构造方法。这个过程在类加载之后、类使用之前发生。
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双亲委派模型 双亲委派模型是JVM中的一种类加载策略，它规定当一个类需要被加载时，首先将请求委托给它的父类加载器，只有当父类加载器无法完成加载时，才由自己完成加载。这种模型确保了类加载的安全性，防止不同版本的类库相互干扰。
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模块化系统（JPMS） 模块化系统是Java 9引入的一种新的类加载机制，它通过将类加载器组织成层次结构，实现了模块之间的隔离和依赖管理。模块定义了其导出和使用的API，以及其依赖的模块。这种机制有助于提高JVM的性能和安全性。
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内存模型 JVM的内存模型主要包括以下数据区域：
（1）运行时数据区：包括堆、栈、方法区和PC寄存器。堆是动态分配内存的区域，用于存储所有类的实例和数组的对象。栈是线程私有的内存区域，用于存储局部变量和方法调用的参数。方法区存储已被加载的类信息、常量、静态变量等。PC寄存器存储指向当前正在执行的线程的指令指针。
（2）堆内存管理：JVM使用垃圾回收（GC）来管理堆内存。垃圾回收器通过标记-清除算法、复制算法或整理算法来回收不再使用的内存空间。
（3）栈内存管理：栈内存通常在方法调用时动态分配和释放，JVM通过栈帧来管理栈内存。
- 内存溢出场景分析 内存溢出是指JVM的内存不足以满足程序运行需求的情况。常见的内存溢出场景包括：
（1）堆内存溢出：当创建的对象过多，超过JVM堆内存限制时。可以通过调整JVM参数（如-Xmx）来增加堆内存大小。
（2）栈内存溢出：当方法调用深度过大，超过JVM栈内存限制时。可以通过调整JVM参数（如-Xss）来增加栈内存大小。
- 垃圾回收 垃圾回收是JVM自动回收不再使用的内存空间的过程。其主要原理包括：
（1）GC Roots可达性分析：从GC Roots开始，向上遍历可达的对象，确定哪些对象是可回收的。GC Roots通常包括方法区中的静态变量、常量池引用、线程栈中的局部变量引用等。
（2）分代收集理论：将对象分为新生代和老年代，分别采用不同的垃圾回收算法。新生代使用复制算法，老年代使用标记-清除或标记-整理算法。
（3）引用类型：包括强引用、软引用、弱引用和虚引用，它们在垃圾回收过程中的作用不同。强引用是默认的引用类型，软引用和弱引用在内存不足时可以被GC回收，虚引用则没有任何实际引用，仅用于跟踪对象被GC回收。
- 垃圾回收算法 常见的垃圾回收算法包括：
（1）标记-清除算法：标记可达对象，清除不可达对象。这种算法可能导致内存碎片化。
（2）复制算法：将对象复制到新的内存空间，并清除原内存空间。这种算法适用于新生代，因为新生代对象存活时间短。
（3）整理算法：将存活对象移动到内存空间的一端，清除其他空间。这种算法适用于老年代，可以减少内存碎片化。
- 并发收集器 并发收集器可以在程序运行期间进行垃圾回收，减少停顿时间。常见的并发收集器包括：
（1）CMS（Concurrent Mark Sweep）：以减少停顿时间为目标，通过并发标记和清除来回收老年代内存。
（2）G1（Garbage-First）：将堆分为多个区域，优先回收垃圾较多的区域，以减少停顿时间。
（3）ZGC（Z Garbage Collector）：以低延迟为目标，适用于多核处理器，通过并行和并发回收来减少停顿时间。
- 停顿时间控制策略 停顿时间控制策略包括：
（1）最大停顿时间目标：设定一个最大停顿时间，垃圾回收器会根据这个目标进行优化。
（2）自适应停顿时间：根据程序运行情况动态调整停顿时间。
- 性能调优 性能调优主要包括：
（1）JVM参数配置：通过设置JVM参数，如-Xms、-Xmx等，调整内存分配。
（2）内存泄漏诊断：使用工具分析内存使用情况，找出内存泄漏原因。
（3）JIT编译优化：JIT编译器在运行时对代码进行优化，提高程序执行效率。
二、Spring Boot知识体系
Spring Boot是一款基于Spring框架的快速开发平台，它简化了Spring应用的创建和配置过程。以下是对Spring Boot知识体系的详细解析，并补充技术实现细节：
- 自动配置 自动配置是Spring Boot的核心特性之一，它能够根据项目依赖自动配置Spring框架和相关组件。自动配置的原理如下：
（1）@EnableAutoConfiguration：通过注解@EnableAutoConfiguration，开启自动配置功能。这个注解会自动查找所有匹配的自动配置类，并激活它们。
（2）条件化配置（@Conditional）：根据条件判断是否启用某个配置。例如，如果项目中包含了某个特定的库，则自动启用相应的配置。
（3）自定义Starter：通过自定义Starter，为项目提供特定功能的自动配置。Starter是一个包含自动配置类的jar包，方便开发者使用。
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起步依赖 起步依赖是Spring Boot提供的简化依赖管理的方式，它将多个依赖整合成一个jar包，方便开发者使用。起步依赖使用Maven或Gradle的依赖管理机制，确保项目的一致性。
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依赖管理机制 依赖管理机制包括：
（1）BOM（Bill of Materials）文件：定义了项目依赖的版本信息，确保项目的一致性。BOM文件使用Apache Felix Project的BOM格式。
（2）版本冲突解决：通过依赖管理工具，如Maven或Gradle，解决依赖之间的版本冲突。这些工具使用依赖解析算法来选择合适的依赖版本。
- 第三方库集成模式 Spring Boot支持多种第三方库集成模式，包括：
（1）通过Spring Boot Starter集成第三方库。Starter是一个包含自动配置类和依赖的jar包，方便开发者使用。
（2）通过自定义配置类集成第三方库。开发者可以创建自定义配置类，通过Spring的配置机制来配置第三方库。
- Actuator Actuator是Spring Boot提供的监控和管理工具，它提供了健康检查、度量指标收集和自定义Endpoint等功能。
（1）健康检查端点：用于检查应用的健康状态。Actuator提供了多种健康指标，如内存使用情况、数据库连接状态等。
（2）度量指标收集：收集应用运行时的性能指标。Actuator支持多种度量指标收集工具，如Micrometer。
（3）自定义Endpoint开发：自定义Endpoint，实现自定义的监控和管理功能。开发者可以创建自定义的Endpoint来扩展Actuator的功能。
- 配置文件管理 配置文件管理包括：
（1）多环境配置（application-{profile}.yml）：根据不同的环境，配置不同的配置文件。例如，开发环境、测试环境和生产环境。
（2）配置加载优先级：配置文件的加载优先级，确保配置的正确性。Spring Boot会按照配置文件的路径和名称来加载配置，优先加载更具体的配置文件。
（3）动态配置刷新：支持动态刷新配置文件，实现配置的实时更新。开发者可以使用Spring Cloud Config或Spring Cloud Bus来实现配置的动态刷新。
- 监控与日志 监控与日志包括：
（1）Micrometer集成：集成Micrometer，支持多种监控工具。Micrometer是一个度量指标收集框架，支持多种监控工具，如Prometheus、Grafana等。
（2）Logback/SLF4J配置：配置日志框架，如Logback或SLF4J。Spring Boot默认使用Logback作为日志框架，开发者可以通过配置文件来定制日志格式、日志级别等。
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分布式链路追踪 分布式链路追踪是Spring Boot支持的一种功能，它能够追踪分布式系统中的请求路径。
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扩展机制 Spring Boot提供多种扩展机制，包括：
（1）自定义AutoConfigurationBean：自定义自动配置Bean，实现自定义的自动配置功能。
（2）生命周期扩展点：自定义Bean的生命周期扩展点，如Bean初始化、销毁等。
- 响应式编程支持 Spring Boot支持响应式编程，包括：
（1）Spring WebFlux：基于Reactor的响应式Web框架。Spring WebFlux使用Reactor的流式编程模型来处理HTTP请求。
（2）响应式编程API：提供响应式编程的API，如Mono、Flux等。这些API允许开发者以非阻塞的方式处理异步操作。
通过以上对JVM和Spring Boot知识体系的详细解析，相信您对这两个领域有了更深入的了解。在实际应用中，我们可以将所学知识灵活运用，实现高效的Java开发。
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