JVM与Spring Boot知识解析

📕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、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。

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。

CSDN

一、JVM知识体系

在深入探讨JVM(Java虚拟机)的知识体系之前,我们需要明确,JVM是Java语言运行时环境的核心,它负责将Java字节码转换为机器码,并管理Java应用程序的运行。以下是对JVM知识体系的详细解析:

类加载机制

类加载机制是JVM的一个重要组成部分,它负责在运行时将Java类加载到JVM中。这个过程涉及多个技术细节,包括:

  1. 加载(Loading):类加载器通过查找类定义的字节码文件,将其加载到JVM中。这个过程包括以下步骤:

    • 通过类加载器的父类加载器(如果有)查找类定义。
    • 通过文件系统或网络加载类定义的字节码文件。
    • 将字节码文件解析为Class对象。
  2. 连接(Linking):在类加载完成后,JVM需要验证类定义的正确性,并准备运行时所需资源。连接过程包括以下步骤:

    • 验证:确保类定义符合JVM规范,没有安全风险,例如,检查类结构、符号引用等。
    • 准备:为类变量分配内存,并设置初始值(默认为0或null,对于引用类型)。
    • 解析:将符号引用转换为直接引用,例如,将类的字段和方法引用解析为指向运行时常量池中的符号引用。
  3. 初始化(Initialization):初始化阶段执行类构造器方法 <clinit>(),为类变量设置初始值。这个过程包括以下步骤:

    • 执行静态代码块。
    • 对类变量赋值。
    • 调用父类的 <clinit>() 方法(如果有)。
类加载过程

类加载过程可以进一步细分为以下几个阶段:

  • 加载:通过类加载器将类的二进制数据从文件系统或网络等读取到内存中,生成一个Class对象。这一过程涉及类加载器的实现,例如,Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、App ClassLoader等。

  • 连接:验证、准备和解析类。

    • 验证:确保加载的类信息符合JVM规范,没有安全问题时。
    • 准备:为类变量分配内存,并设置默认初始值。
    • 解析:将符号引用转换为直接引用。
  • 初始化:执行类的初始化代码,如静态代码块和静态初始化器。

双亲委派模型

双亲委派模型是JVM中类加载器的工作模式,它要求除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都委托其父类加载器进行类的加载任务。这种模型确保了类型安全,具体实现如下:

  • 当一个类加载器需要加载一个类时,它会首先请求其父类加载器进行加载。
  • 如果父类加载器无法加载该类,子类加载器会尝试从其自身所负责的类路径中查找并加载该类。
  • 这种机制可以避免类的重复加载,并确保类型安全。
自定义类加载器

在某些场景下,需要自定义类加载器以实现特定的功能,如加载特定来源的类或实现类隔离。自定义类加载器需要实现java.lang.ClassLoader接口,并重写findClass方法。

模块化系统(JPMS)

Java Platform Module System(JPMS)是Java 9引入的模块化系统,它通过模块定义文件来组织代码,提高了JVM的启动速度和性能。JPMS的实现细节包括:

  • 模块定义文件(module-info.java)用于声明模块的依赖、导出和公开的包。
  • 模块加载器负责加载模块,并确保模块之间的隔离性。
  • JPMS引入了java.lang.Module接口,用于模块间的交互。
内存模型

JVM的内存模型包括以下几个运行时数据区:

  • 堆(Heap):存储几乎所有的对象实例和数组的内存区域。堆空间通过垃圾回收机制进行管理,包括标记-清除、复制、整理等算法。

  • 栈(Stack):存储局部变量和方法调用的内存区域。每个线程都有自己的栈空间。

  • 方法区(Method Area):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:用于存储当前线程所执行的字节码的地址。PC寄存器是线程私有的。

内存溢出场景分析

内存溢出通常发生在堆空间不足时,常见的原因包括:

  • 创建了太多对象:例如,大量小对象的创建可能导致内存碎片化,影响垃圾回收效率。
  • 循环引用:循环引用的对象不会被垃圾回收器回收,可能导致内存泄漏。
  • 大对象:大对象可能无法放入 Eden 区,导致频繁的 Full GC。
垃圾回收

垃圾回收(GC)是JVM自动管理内存的一种机制,它通过识别和回收不再使用的对象来释放内存。垃圾回收的实现细节包括:

  • GC Roots可达性分析:从GC Roots开始,向上搜索可达的对象,不可达的对象将被回收。GC Roots包括线程栈、方法区中的静态变量、常量池等。
  • 分代收集理论:将对象分为年轻代(Young)和老年代(Old),分别采用不同的回收策略。年轻代采用复制算法,老年代采用标记-清除或标记-整理算法。
  • 引用类型:分为强引用、软引用、弱引用和虚引用,不同的引用类型决定了对象的存活时间。
  • 垃圾回收算法:包括标记-清除、复制、整理等算法。
  • 并发收集器:如CMS、G1、ZGC等,旨在减少停顿时间。
  • 停顿时间控制策略:如G1的并发标记、并发清理等。
性能调优

性能调优是优化JVM运行效率的关键,包括:

  • JVM参数配置:通过设置Xms、Xmx等参数来调整堆内存大小,并设置其他参数以优化垃圾回收性能。
  • 内存泄漏诊断:使用工具如VisualVM或MAT来诊断内存泄漏。
  • JIT编译优化:JVM通过即时编译(JIT)优化字节码执行效率,包括优化循环、内联方法等。

二、Spring Boot知识体系

Spring Boot是一个开源的Java-based框架,它简化了基于Spring的应用开发。以下是对Spring Boot知识体系的详细解析:

自动配置

Spring Boot的核心特性之一是自动配置,它能够根据添加的jar依赖自动配置Spring应用程序。自动配置的实现细节包括:

  • @EnableAutoConfiguration原理:Spring Boot通过读取META-INF/spring.factories文件,找到所有实现了org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration接口的类,并根据添加的jar依赖自动配置这些类。
  • 条件化配置(@Conditional):允许在满足特定条件时才进行配置,例如,根据类路径下是否存在某个库来决定是否启用特定的自动配置。
自定义Starter开发

Spring Boot允许开发者创建自定义的Starter,以便在项目中轻松集成第三方库。自定义Starter的开发细节包括:

  • 创建一个Maven或Gradle项目,并添加必要的依赖。
  • spring.factories文件中添加自定义Starter的类路径。
  • 创建一个配置类,用于定义自动配置逻辑。
起步依赖

起步依赖(Starters)是Spring Boot的核心概念之一,它们提供了一组预定义的依赖关系,简化了项目的构建过程。起步依赖的实现细节包括:

  • spring-boot-dependencies依赖管理文件中定义所有起步依赖的版本。
  • 使用Maven或Gradle的依赖管理机制来管理起步依赖。
依赖管理机制
  • BOM文件:Bill of Materials(材料清单),用于管理所有依赖的版本。BOM文件确保了所有依赖的版本一致性。
  • 版本冲突解决:通过依赖树分析和冲突解决策略来处理版本冲突。Spring Boot使用Maven或Gradle的依赖管理机制来解决版本冲突。
第三方库集成模式

Spring Boot支持多种第三方库的集成模式,包括条件化配置、自动配置和手动配置。集成模式的实现细节包括:

  • 条件化配置:使用@Conditional注解根据特定条件启用或禁用配置。
  • 自动配置:使用@EnableAutoConfiguration注解自动配置应用程序。
  • 手动配置:直接配置Spring Bean。
Actuator

Spring Boot Actuator提供了一系列端点,用于监控和管理应用程序。Actuator的实现细节包括:

  • 健康检查端点:用于检查应用程序的健康状态,例如,检查数据库连接、HTTP客户端等。
  • 度量指标收集:收集应用程序的性能数据,例如,请求时间、响应时间等。
  • 自定义Endpoint开发:允许开发者自定义端点来暴露额外的信息。
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。配置文件管理的实现细节包括:

  • 多环境配置(application-{profile}.yml):根据不同的环境(如开发、测试、生产)加载不同的配置文件。
  • 配置加载优先级:配置文件的优先级高于系统属性和环境变量。
  • 动态配置刷新:支持动态刷新配置,无需重启应用程序。
监控与日志

Spring Boot提供了多种监控和日志解决方案。监控和日志的实现细节包括:

  • Micrometer集成:用于度量指标收集。
  • Logback/SLF4J配置:用于日志管理。
分布式链路追踪

Spring Boot支持分布式链路追踪,如Zipkin和Jaeger。分布式链路追踪的实现细节包括:

  • 使用Zipkin或Jaeger等工具收集链路追踪数据。
  • 将链路追踪数据注入到应用程序中。
  • 分析链路追踪数据,了解应用程序的性能和问题。
扩展机制

Spring Boot提供了多种扩展机制,包括:

  • 自定义AutoConfigurationBean生命周期扩展点:允许在AutoConfiguration的生命周期中插入自定义逻辑。
  • 响应式编程支持:支持响应式编程模型,如Spring WebFlux。

通过以上对JVM和Spring Boot知识体系的详细解析,我们可以看到这两个技术是如何相互关联和影响的。JVM为Java应用程序提供了运行时环境,而Spring Boot则是在这个环境中简化了应用程序的开发和部署。两者结合,使得Java开发变得更加高效和便捷。

CSDN

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CSDN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.csdn.net/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~

资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/9e7ef05254f8 在 IT 领域,Web 服务是一种借助网络实现通信的软件系统,通常以 XML 作为数据交换格式。WSDL 是一种用于描述 Web 服务的标准语言,它明确了服务的位置、接口以及调用方式等关键信息。本文将深入探讨如何依据 WSDL 地址调用 WebService 接口,并介绍相关工具的应用。 首先,WSDL 文件本质上是一个 XML 文档,详细规定了服务提供方消费方的交互细节,涵盖服务地址、消息格式、操作以及服务契约等内容。借助 WSDL,开发者能够清楚知晓如何 Web 服务进行交互,包括输入输出消息的具体结构。 其次,SOAP 是 Web 服务常用的传输协议,它在 HTTP、SMTP 等基础协议之上对 XML 消息进行封装。WSDL 中定义的服务操作一般对应于 SOAP 消息中的方法。 要调用 Web 服务,开发者通常需要一个客户端代理类,该类封装了服务交互的所有逻辑。当下多数开发环境都提供了从 WSDL 自动生成代理类的工具。比如在 Java 环境中,可利用 Apache CXF、Axis2 等库,或者借助 Maven 的 wsimport 插件来实现。在 .NET 环境下,Visual Studio 能够直接从 WSDL 生成服务引用。 生成代理类后,调用 Web 服务就如同调用本地方法一样便捷。以 Java 为例,创建代理类实例后,即可调用其方法并传递相应参数。在 .NET 中,创建服务代理对象后,也能通过它来调用服务方法。 文中提到的“源码 工具”标签,可能涉及一些协助开发者处理 WSDL 的工具。例如,SoapUI 是一款广受欢迎的测试工具,可用于测试 Web 服务,包括基于 WSDL 创建测试用例。此外,wsdl2java 和 wsdl2dotnet 分别是 Java
评论
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