JVM/Spring Boot深度解析-CSDN博客

📕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、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。

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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

在类加载机制中，加载（Loading）阶段，JVM会通过类加载器查找并加载.class文件。这个过程涉及到类路径（Classpath）的解析，类路径可以是一个目录或是一系列文件和目录，也可以是一个JAR文件。类加载器主要有以下几种类型：

Bootstrap ClassLoader：负责加载<JAVA_HOME>/lib目录中的rt.jar等核心类库，以及由启动类加载器委托加载的类。
Extension ClassLoader：负责加载<JAVA_HOME>/lib/ext目录中的类库，或由系统属性java.ext.dirs指定路径中的类库。
App ClassLoader：负责加载应用程序路径（classpath）中的类库。

在连接（Linking）阶段，验证（Verification）确保类信息符合JVM规范，不含有安全漏洞。准备（Preparation）阶段为类变量分配内存并设置默认值。初始化（Initialization）阶段执行类构造器方法，类变量会被初始化为类的定义指定的初始值。

类加载过程

类加载过程具体步骤如下：

加载：通过类加载器查找并加载.class文件，生成Class对象。
验证：检查类文件的字节码，确保其符合JVM规范，不包含恶意代码。
准备：为类变量分配内存并设置默认值。
解析：将符号引用转换为直接引用，例如将方法区的符号引用转换为指向方法区中对象的指针引用。
初始化：执行类构造器方法，初始化类变量。

双亲委派模型

双亲委派模型中，子类加载器首先请求父类加载器加载类，只有当父类加载器无法完成类加载时，才由子类加载器尝试加载。这种模型确保了Java类库的稳定性和安全性，防止不同版本的类库相互干扰。

自定义类加载器

自定义类加载器可以通过继承ClassLoader类或实现ClassLoader接口来创建。在创建自定义类加载器时，可以重写findClass方法来定义类的查找逻辑，以及在加载类之前和之后执行特定的操作。

模块化系统（JPMS）

Java Platform Module System（JPMS）通过模块定义文件（module-info.java）来描述模块的依赖关系。模块化系统支持模块间的封装和版本控制，减少了类的查找时间，提高了启动速度和安全性。

内存模型

JVM内存模型中的各个运行时数据区具有以下特点：

堆（Heap）：使用分代收集算法，包括新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。
栈（Stack）：每个线程拥有自己的栈，用于存储局部变量和方法调用。
方法区（Method Area）：存储类信息、常量、静态变量等，是所有线程共享的。
PC寄存器：存储当前线程所指向的字节码指令的内存区域。

内存溢出场景分析

内存溢出场景分析需要考虑以下几个方面：

堆溢出：通过不断创建对象，使堆内存耗尽。
栈溢出：通过递归调用，使栈内存耗尽。
方法区溢出：通过加载大量类，使方法区内存耗尽。

垃圾回收

垃圾回收过程中，GC Roots可达性分析是确定哪些对象是“不再使用”的关键。分代收集理论将堆内存分为多个区域，针对不同年龄的对象使用不同的回收策略。垃圾回收算法包括：

标记-清除：标记所有可达对象，然后清除未被标记的对象。
复制：将对象在内存中复制到另一块区域，只保留一半的对象。
整理：移动存活的对象，回收碎片空间。

并发收集器

并发收集器允许垃圾回收与应用程序的运行同时进行，以减少停顿时间。常见的并发收集器包括：

CMS（Concurrent Mark Sweep）：适用于并发量大的应用程序，但可能会产生较多的内存碎片。
G1（Garbage-First）：目标是将停顿时间限制在10ms以内，适用于多核处理器。
ZGC（Z Garbage Collector）：旨在实现低延迟的垃圾回收，适用于多核处理器。

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，例如：

自适应大小调整：根据应用程序的运行情况动态调整堆大小。
并发标记：在应用程序运行时并发执行标记操作。

性能调优

性能调优包括以下几个方面：

JVM参数配置：通过设置JVM启动参数来调整堆内存大小、垃圾回收策略等。
内存泄漏诊断：使用工具检测和修复内存泄漏。

JIT编译优化

JIT编译器在运行时将字节码编译成本地机器代码，提高应用程序的性能。JIT编译优化包括：

热点检测：识别频繁执行的方法，进行优化。
即时编译：将热点方法编译成本地机器代码。
优化策略：包括循环展开、内联、指令重排等。

Spring Boot知识体系补充说明

自动配置

Spring Boot的自动配置基于条件化配置实现，通过@EnableAutoConfiguration注解自动配置项目所需的Bean。条件化配置包括：

条件注解：例如@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean等，用于判断是否满足自动配置条件。
条件属性：通过配置文件中的属性来控制自动配置的行为。

自定义Starter开发

自定义Starter可以帮助开发者将库或框架集成到Spring Boot项目中。开发自定义Starter需要以下步骤：

创建Maven项目：定义起步依赖和依赖管理。
编写自动配置类：实现自动配置逻辑。
打包发布：将Starter打包并发布到Maven仓库。

第三方库集成模式

Spring Boot支持多种第三方库的集成模式，包括：

声明式集成：通过配置文件或注解来集成第三方库，例如使用@Bean注解定义Bean。
编程式集成：通过编写代码来集成第三方库，例如使用BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口。

Actuator

Spring Boot Actuator提供了一系列端点，用于监控和管理应用程序。例如：

/health：检查应用程序的健康状态。
/metrics：收集应用程序的性能指标。
/info：提供应用程序的元数据信息。

配置文件管理

Spring Boot使用配置文件来管理应用程序的配置，支持多环境配置。配置文件包括：

application.properties：使用键值对的方式配置属性。
application.yml：使用YAML格式配置属性。

监控与日志

Spring Boot提供了集成监控和日志的解决方案。例如：

Micrometer：用于收集和导出度量指标。
Logback/SLF4J：用于日志记录，支持多种日志级别和日志格式。

分布式链路追踪扩展机制

Spring Boot支持分布式链路追踪，允许追踪分布式系统中不同服务之间的调用关系。例如：

自定义AutoConfigurationBean：通过自定义Bean来扩展自动配置的行为。
生命周期扩展点：Spring Boot的生命周期提供了多个扩展点，允许在特定阶段进行扩展。

响应式编程支持

Spring Boot支持响应式编程，允许开发异步、非阻塞的应用程序。例如：

WebFlux：Spring Boot的响应式Web框架，使用Reactor库实现。

通过以上补充说明，本文对JVM和Spring Boot知识体系进行了详细的解析，旨在提升文章的专业性和技术深度。

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博主分享

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Java程序员廖志伟

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