📕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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由于篇幅限制,以下是对原文中各技术点的补充说明,每个部分都尽量详尽地描述了技术实现细节,以提升文章的专业性和技术深度。
一、JVM知识体系
1. 类加载机制
类加载机制是JVM的核心组成部分,其过程包括:
- 加载(Loading):类加载器通过
findClass
方法查找类文件,然后通过defineClass
方法将字节码转换成Class
对象。 - 连接(Linking):
- 验证(Verification):确保加载的类信息符合Java语言规范,包括字节码验证、符号引用验证等。
- 准备(Preparation):为类变量分配内存,并设置默认初始值。
- 解析(Resolution):将符号引用转换为直接引用,如将方法句柄转换为方法指针。
- 初始化(Initialization):执行类定义中的静态初始化器和静态代码块。
2. 双亲委派模型
双亲委派模型中,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。启动类加载器负责加载rt.jar
等核心API,扩展类加载器负责加载JRE的扩展库,应用程序类加载器负责加载用户应用程序中的类。
3. 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。在自定义类加载器中,可以重写findClass
方法来指定类的加载逻辑。
4. 模块化系统(JPMS)
JPMS通过模块定义文件(module-info.java
)来描述模块的依赖关系,模块可以独立编译和运行。
5. 内存模型
JVM的内存模型包括:
- 堆(Heap):通过
GC
进行垃圾回收,是Java对象的主要存储区域。 - 栈(Stack):线程私有,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、静态变量等数据。
- PC寄存器:存储当前线程所执行的指令地址。
6. 内存溢出场景分析
内存溢出场景分析包括:
- 堆内存溢出:通过JVM参数
-Xms
和-Xmx
设置堆内存大小,通过代码分析工具定位内存泄漏。 - 栈内存溢出:通过
-Xss
参数设置栈大小,优化递归算法或使用迭代代替递归。 - 方法区溢出:通过
-XX:MaxMetaspaceSize
参数设置方法区大小,优化类加载策略。
7. 垃圾回收
垃圾回收过程包括:
- 标记(Marking):从GC Roots开始,标记所有可达对象。
- 清除(Sweeping):清除未被标记的对象。
- 整理(Compacting):将存活对象移动到内存的一端,避免内存碎片。
8. 分代收集理论
分代收集理论将内存分为新生代和老年代:
- 新生代:存放新创建的对象,采用复制算法进行垃圾回收。
- 老年代:存放长期存活的对象,采用标记-清除或标记-整理算法进行垃圾回收。
9. 引用类型
Java中的引用类型包括:
- 强引用:通过
new
关键字创建的对象。 - 软引用:通过
SoftReference
类创建,当内存不足时会被回收。 - 弱引用:通过
WeakReference
类创建,比软引用更弱,仅保留对象的弱引用。 - 虚引用:通过
PhantomReference
类创建,没有任何实际意义,仅用于GC标记。
10. 垃圾回收算法
垃圾回收算法包括:
- 标记-清除(Mark-Sweep):先标记所有可达对象,然后清除未标记的对象。
- 复制(Copying):将对象分为两半,每次只使用一半,GC时只需复制一半的对象。
- 整理(Compacting):在标记-清除之后,将所有对象移动到内存的一端,以避免内存碎片。
11. 并发收集器
并发收集器包括:
- CMS(Concurrent Mark Sweep):以尽可能少的停顿时间为目标,适合响应时间敏感的应用程序。
- G1(Garbage-First):以停顿时间为目标,将堆分为多个区域,优先回收垃圾最多的区域。
- ZGC(Z Garbage Collector):以低延迟为目标的垃圾回收器。
12. 停顿时间控制策略
停顿时间控制策略包括:
- 自适应大小调整:根据应用性能自动调整堆大小。
- 内存占用调整:根据内存占用调整堆大小。
13. 性能调优
性能调优包括:
- JVM参数配置:通过设置Xms、Xmx等参数调整内存大小。
- 内存泄漏诊断:使用工具分析内存泄漏原因。
- JIT编译优化:JVM在运行时将字节码编译成机器码,以提高性能。
二、Spring Boot知识体系
1. 自动配置
Spring Boot通过自动配置功能,简化了项目的配置过程。自动配置的核心是SpringFactoriesLoader
,它加载类路径下META-INF/spring.factories
文件中的自动配置类。
2. @EnableAutoConfiguration原理
@EnableAutoConfiguration注解通过SpringFactoriesLoader
加载自动配置类,并根据条件化配置(@Conditional)动态添加或移除Bean。
3. 条件化配置(@Conditional)
条件化配置允许根据特定条件动态添加或移除Bean,如@ConditionalOnClass
、@ConditionalOnBean
、@ConditionalOnProperty
等。
4. 自定义Starter开发
自定义Starter可以通过创建一个Maven项目,将依赖和自动配置类打包成jar包,并在spring.factories
文件中声明自动配置类。
5. 起步依赖
起步依赖是一种预配置的依赖,用于简化项目的依赖管理。Spring Boot提供了丰富的起步依赖,如Spring Web、Spring Data JPA等。
6. 依赖管理机制(BOM文件)
BOM(Bill of Materials)文件用于统一项目中所有依赖的版本,确保依赖的一致性。
7. 版本冲突解决
通过选择兼容的版本或使用依赖管理工具解决版本冲突,如Maven的<dependencyManagement>
和Gradle的configurations
。
8. 第三方库集成模式
Spring Boot支持多种第三方库集成模式,如依赖注入、事件驱动等。例如,通过@Autowired
注解实现依赖注入,通过事件监听器实现事件驱动。
9. Actuator
Actuator是Spring Boot的模块之一,用于监控和管理Spring Boot应用程序。Actuator提供了多种端点,如/health
、/metrics
、/info
等。
10. 健康检查端点
健康检查端点用于检查应用程序的健康状态,如@HealthIndicator
注解。
11. 度量指标收集
度量指标收集用于收集应用程序的性能数据,如使用Micrometer库。
12. 自定义Endpoint开发
自定义Endpoint允许开发者根据需求扩展Actuator功能,如实现Endpoint
接口。
13. 配置文件管理
Spring Boot使用配置文件(如application.yml)管理应用程序的配置。配置文件支持多种格式,如YAML、JSON等。
14. 多环境配置
多环境配置允许根据不同的环境(如开发、测试、生产)使用不同的配置文件,如application-dev.yml
、application-test.yml
、application-prod.yml
。
15. 配置加载优先级
Spring Boot会按照以下顺序加载配置文件:
bootstrap.yml
:用于应用程序的启动阶段,优先级最高。application.yml
:用于应用程序的运行阶段,默认配置文件。application-{profile}.yml
:用于特定环境的配置文件,如application-dev.yml
。
16. 动态配置刷新
动态配置刷新允许在运行时修改配置文件,如使用Spring Cloud Config或Spring Cloud Bus。
17. 监控与日志
Spring Boot集成了Micrometer、Logback/SLF4J等监控和日志组件。Micrometer支持多种监控系统,如Prometheus、Grafana等。
18. 分布式链路追踪
Spring Boot支持分布式链路追踪,如Zipkin和Jaeger。通过添加相应的依赖和配置,可以实现分布式链路追踪功能。
19. 扩展机制
Spring Boot提供多种扩展机制,如自定义AutoConfigurationBean和生命周期扩展点。
20. 响应式编程支持
Spring Boot支持响应式编程,如Spring WebFlux。Spring WebFlux使用异步非阻塞的方式来处理请求,提高了应用程序的性能和可扩展性。
通过以上对JVM和Spring Boot知识体系的补充说明,我们可以看到这两个技术在构建高效、可维护的应用程序中发挥着至关重要的作用。理解这些知识体系有助于开发者更好地利用JVM和Spring Boot的优势,从而提高应用程序的性能和可维护性。
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