JVM与Spring Boot核心解析-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）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。

🌾阅读前，快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问，以加深理解和吸收知识。阅读结束后，反思和总结所学内容，并尝试应用到现实中，有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容，讨论细节并获得反馈，也有助于加深对知识的理解和吸收。💡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
- 类加载器（Class Loader）的工作原理：类加载器负责将类文件从文件系统或网络中加载到JVM中，转换成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，它们以父子关系链接，形成一个加载器的链结构。
- 加载过程的详细步骤：类加载器通过读取文件路径、验证类文件结构、定义类的行为、存储类的信息等步骤完成类的加载。
- 类加载器的委派模型：在委托模型中，当父类加载器无法找到类文件时，子类加载器才会尝试从自己的资源路径中查找，这种方式提高了类加载的效率。
- 双亲委派模型的实现细节：双亲委派模型通过调用父类加载器的loadClass方法实现，如果父类加载器找不到，再由子类加载器尝试加载。
模块化系统（JPMS）
- 模块的定义：模块是Java 9中引入的一个新概念，它是一个具有独立版本和版本依赖的单元，包含了编译时和运行时需要的所有组件。
- 模块系统的主要特点：模块化系统能够实现模块之间的隔离，避免了版本冲突，同时提高了JVM的性能和启动速度。
- 模块的配置文件：每个模块都需要一个描述其内容和依赖的module-info.java文件。
内存模型
- 运行时数据区的组成：运行时数据区由堆、栈、方法区和PC寄存器组成，每个部分都有其特定的用途。
- 堆的内存分配：堆内存是用于分配对象的内存区域，分为年轻代、老年代和永久代。
- 栈的内存分配：栈内存是用于存储局部变量和方法的内存区域，每个线程都有自己独立的栈。
- 方法区的内存分配：方法区用于存储类信息、常量、静态变量等，它是所有线程共享的内存区域。
垃圾回收
- 垃圾回收的触发条件：当内存空间不足时，JVM会触发垃圾回收。
- 垃圾回收算法的优化：JVM对不同的垃圾回收算法进行了优化，例如标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法等。
垃圾回收算法
- 标记-清除算法的实现：先标记所有可达对象，然后清除未被标记的对象，这种方式可能导致内存碎片。
- 复制算法的实现：将内存分为两个部分，每次只使用其中一个部分，当这部分内存用尽时，将存活对象复制到另一部分。
- 整理算法的实现：在标记-清除算法的基础上，对内存进行整理，减少内存碎片。
并发收集器
- CMS收集器的实现：CMS收集器采用标记-清除算法，通过多线程并行处理，减少停顿时间。
- G1收集器的实现：G1收集器采用标记-整理算法，将堆内存划分为多个区域，优先回收垃圾产生量大的区域。
- ZGC收集器的实现：ZGC收集器采用标记-清除算法，通过多线程并行处理，实现低延迟的垃圾回收。
停顿时间控制策略
- G1收集器的停顿时间控制：G1收集器通过控制每次垃圾回收的暂停时间，来实现停顿时间的目标。
- ZGC收集器的停顿时间控制：ZGC收集器通过控制每次垃圾回收的暂停时间，实现停顿时间在1ms以内的目标。
性能调优
- JVM参数配置的优化：通过调整JVM参数，如堆内存大小、垃圾回收器类型等，优化程序性能。
- 内存泄漏诊断的优化：通过分析堆转储文件、线程转储文件等，找出内存泄漏的原因。
JIT编译优化
- JIT编译器的实现：JIT编译器在运行时将字节码编译成本地机器码。
- JIT编译优化的实现：JIT编译器通过热点检测、循环优化、内联等手段，提高程序运行效率。

【二、Spring Boot知识体系】

自动配置
- 自动配置的原理：Spring Boot通过读取启动类、配置文件、类路径下的元数据等，自动配置所需的Bean。
- @EnableAutoConfiguration原理：Spring Boot通过分析启动类中标注的@SpringBootApplication注解，查找类路径下的配置文件，自动配置相应的Bean。
自定义Starter开发
- 自定义Starter的原理：自定义Starter需要提供依赖管理和配置元数据，以便Spring Boot能够自动配置相关的Bean。
- 自定义Starter的实现：通过在Maven或Gradle中添加自定义Starter的依赖和配置元数据，实现自定义Starter。
起步依赖
- 起步依赖的组成：起步依赖包含了Spring Boot的核心库、依赖管理和测试等库。
- 起步依赖的配置：通过在pom.xml或build.gradle文件中添加起步依赖的配置，引入所需的库。
依赖管理机制
- 依赖管理机制的实现：Spring Boot通过Maven或Gradle等构建工具，管理项目依赖，解决版本冲突。
版本冲突解决
- 版本冲突的原因：由于依赖关系复杂，不同库之间可能会出现版本冲突。
- 版本冲突的解决：通过依赖版本控制，使用最新版本的库或升级相关库来解决版本冲突。
第三方库集成
- 第三方库集成的实现：Spring Boot通过提供自动配置来简化第三方库的集成，如集成数据库、缓存等。
Actuator
- Actuator的原理：Actuator提供了一系列端点，用于监控和度量Spring Boot应用程序。
- Actuator的端点：Actuator提供了许多端点，如应用程序状态、健康检查、度量指标等。
健康检查端点
- 健康检查端点的实现：健康检查端点通过HTTP请求检查应用程序的健康状态。
度量指标收集
- 度量指标收集的实现：Spring Boot通过集成Micrometer等库，收集应用程序的运行数据。
自定义Endpoint开发
- 自定义Endpoint的开发：根据需求，自定义端点，实现特定功能。
配置文件管理
- 配置文件管理的实现：Spring Boot支持多环境配置，如开发环境、生产环境等。
配置加载优先级
- 配置加载优先级的实现：Spring Boot通过配置文件的路径和文件名，确定配置加载的优先级。
动态配置刷新
- 动态配置刷新的实现：Spring Boot支持动态刷新配置文件，无需重启应用程序。
监控与日志
- 监控与日志的实现：Spring Boot通过Actuator和Logback/SLF4J等库，实现应用程序的监控和日志管理。
分布式链路追踪
- 分布式链路追踪的实现：Spring Boot通过集成Zipkin、Jaeger等库，实现分布式系统中的链路追踪。
扩展机制
- 自定义AutoConfigurationBean生命周期扩展点的实现：允许开发者自定义AutoConfigurationBean的生命周期。
响应式编程支持
- 响应式编程支持的实现：Spring Boot支持响应式编程，如Spring WebFlux等。

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