JVM与Spring Boot核心知识-CSDN博客

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📕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

类加载机制 JVM的类加载机制是一个复杂的过程，涉及到多个类加载器。在加载阶段，类加载器会通过查找类路径（classpath）来定位并加载指定的.class文件。加载过程包括解析.class文件的字节码，并创建一个Class对象。这个Class对象包含了类的所有静态信息。

在连接阶段，JVM会执行以下几个子步骤：
- 验证：确保类的字节码是有效的，并且不会破坏Java虚拟机的安全。
- 准备：为类变量分配内存，并设置默认值。
- 解析：解析类、接口、字段和方法的符号引用到直接引用。
初始化阶段是类加载的最后一个阶段，它负责执行类构造器<clinit>()方法，这个方法由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生。
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（Java运行时库），扩展类加载器负责加载jre/lib/ext目录下的类库，应用程序类加载器负责加载用户类路径（classpath）上的类库。

当一个类加载器请求加载一个类时，它会首先委托给其父类加载器尝试加载，只有当父类加载器无法加载时，才会由自己尝试加载。这种模型的优点是保证了类型安全，避免了类的重复加载。
自定义类加载器自定义类加载器允许开发者根据特定的需求实现类加载逻辑。例如，可以实现一个网络类加载器，从远程服务器加载类文件。
模块化系统（JPMS） Java模块系统（JPMS）提供了模块化的方式来组织JVM和应用程序。每个模块包含一组类文件，以及一个模块描述符文件module-info.java，该文件定义了模块的依赖关系、提供的API等。
内存模型 JVM的内存模型分为几个区域，每个区域都有其特定的用途：
- 堆：是动态分配内存的区域，用于存放几乎所有的对象实例和数组。
- 栈：是线程私有的内存区域，用于存放局部变量和方法调用。
- 方法区：是存储类信息、常量、静态变量等数据的区域。
- PC寄存器：是每个线程拥有的寄存器，用于存储当前线程正在执行的指令的地址。
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：大量对象创建、大对象分配、循环引用等。
垃圾回收垃圾回收（GC）是JVM自动管理内存的一种机制。垃圾回收器会定期检查对象，判断它们是否还被引用，不再被引用的对象将被回收。
垃圾回收算法
- 标记-清除算法：首先标记所有可达对象，然后清除未标记的对象。
- 标记-整理算法：在标记阶段后，将所有存活的对象移动到内存的一端，然后清理掉剩余的内存空间。
- 复制算法：将对象复制到其他区域，并释放原区域。
并发收集器并发收集器允许垃圾回收与应用程序同时运行，以减少应用程序的停顿时间。例如，CMS收集器（Concurrent Mark Sweep）和G1收集器（Garbage-First）。
停顿时间控制策略停顿时间控制策略旨在减少垃圾回收造成的应用程序停顿。例如，G1收集器通过将堆划分为多个区域，并选择一部分区域进行回收，以减少停顿时间。
性能调优 JVM性能调优包括调整JVM参数、优化应用程序代码、使用分析工具等。

二、Spring Boot知识体系

自动配置 Spring Boot的自动配置基于条件化配置，它会根据项目依赖自动配置Bean。例如，如果项目中包含了Spring Data JPA依赖，Spring Boot会自动配置一个数据源和一个事务管理器。
@EnableAutoConfiguration原理 @EnableAutoConfiguration注解通过Spring的@Import机制，将所有符合条件的自动配置类导入到应用程序上下文中。
条件化配置（@Conditional） @Conditional注解允许开发者根据特定的条件来决定是否配置某个Bean。例如，@ConditionalOnClass可以根据类路径中是否存在某个类来决定是否配置Bean。
自定义Starter开发自定义Starter可以帮助开发者将常用的库集成到Spring Boot项目中。开发自定义Starter通常需要创建一个Maven项目，并使用spring-boot-starter作为父项目。
起步依赖起步依赖是Spring Boot提供的简化依赖管理的方式。例如，spring-boot-starter-web包含了创建Web应用程序所需的所有依赖。
依赖管理机制（BOM文件） BOM（Bill of Materials）文件用于管理依赖版本冲突。它将所有依赖的版本信息集中在一个文件中，确保了依赖的一致性。
第三方库集成模式 Spring Boot支持多种第三方库集成模式，例如通过SPI（Service Provider Interface）或自动配置。
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端点可以检查应用程序的健康状态。
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，包括内存使用、线程状态等。
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，例如请求时间、错误率等。
自定义Endpoint开发自定义Endpoint允许开发者根据需求扩展Actuator的功能。
配置文件管理 Spring Boot支持多环境配置，通过application-{profile}.yml文件可以实现不同环境的配置。
配置加载优先级 Spring Boot配置加载优先级从高到低依次为：命令行参数、系统属性、环境变量、配置文件。
动态配置刷新动态配置刷新允许在应用程序运行时更新配置，而无需重启应用程序。
监控与日志 Spring Boot支持多种监控和日志框架，例如Micrometer和Logback/SLF4J。
分布式链路追踪分布式链路追踪可以帮助开发者追踪跨多个服务的请求过程，例如使用Zipkin或Jaeger。
扩展机制 Spring Boot提供多种扩展机制，例如自定义AutoConfigurationBean和生命周期扩展点。
响应式编程支持 Spring Boot支持响应式编程，允许开发者使用Reactor、Project Reactor等库编写异步、非阻塞的程序。

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