📕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
JVM（Java虚拟机）是Java语言运行时环境的核心，它不仅负责将Java代码编译成的字节码转换为机器码，还提供了丰富的运行时特性，如内存管理、线程管理等。以下是JVM知识体系中的关键知识点，并补充其技术实现细节。
类加载机制
类加载是JVM的一个重要机制，它负责将Java类编译成的字节码加载到JVM中。类加载过程包括以下几个阶段：
-
加载：查找并加载类的定义信息。在Java 9之后，类加载过程被进一步细分为几个子阶段，如查找、加载、链接和初始化。
- 查找：通过类加载器查找类的定义信息，类加载器可以是系统类加载器、扩展类加载器或应用程序类加载器。
- 加载：将类的定义信息载入到JVM中，包括类的字节码。
- 链接：验证类信息，准备类变量，并解析符号引用。
- 初始化：执行类的初始化代码，包括静态变量的赋值和静态代码块。
-
连接：连接阶段包括验证、准备和解析。
- 验证：确保类的信息正确无误，包括字节码的格式、符号引用的合法性等。
- 准备：为类变量分配内存，并设置初始值。
- 解析：将符号引用转换为直接引用，如将类名解析为类的引用。
-
初始化：初始化阶段是执行类构造器
<clinit>()的过程，它负责对类变量进行初始化和执行静态代码块。
双亲委派模型
双亲委派模型是JVM中的一种类加载策略，它要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。当一个类加载器请求加载一个类时，它首先委派给父类加载器去加载，只有当父类加载器无法完成这个请求时，子类加载器才会尝试自己去加载。
这种模型的设计目的在于确保类型的安全，防止核心API被随意篡改。例如，java.lang包下的类默认由启动类加载器加载，而其他类则由应用程序类加载器或自定义类加载器加载。
自定义类加载器
自定义类加载器允许开发者控制类的加载过程，这在模块化系统（JPMS）中非常有用。开发者可以通过继承ClassLoader类或实现ClassLoader接口来创建自定义类加载器。
模块化系统（JPMS）
JPMS是Java 9引入的一种模块化系统，它允许开发者将代码划分为模块，并控制模块之间的依赖关系。模块化系统通过模块描述文件（module-info.java）来定义模块的名称、依赖和提供的接口。
内存模型
JVM的内存模型包括以下几个运行时数据区：
-
堆：所有线程共享的内存区域，用于存放几乎所有的对象实例。堆空间是动态分配的，并且垃圾回收器主要在堆上进行回收。
- 垃圾回收算法：包括标记-清除、复制、整理等算法。复制算法适用于新生代，标记-清除算法适用于老年代。
-
栈：每个线程都有自己的栈，用于存放线程执行的字节码帧。栈空间是线程私有的，线程之间不会共享。
-
方法区：用于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：每条线程都有一个程序计数器，用于指示下一条要执行的指令。程序计数器是线程私有的。
内存溢出场景分析
内存溢出通常发生在堆空间不足时，导致程序无法分配新的对象。常见的场景包括：
- 创建大量对象：当创建的对象数量超过堆空间容量时，会引发
OutOfMemoryError。 - 循环引用：当对象之间相互引用，且这些引用无法被垃圾回收器回收时，会引发内存泄漏。
- 大对象内存分配：当分配的对象大小超过堆空间容量时，会引发
OutOfMemoryError。
垃圾回收
垃圾回收（GC）是JVM自动回收不再使用的对象所占用的内存。垃圾回收过程包括以下几个步骤：
-
GC Roots可达性分析：从GC Roots开始，向上遍历可达性链，确定哪些对象是可达的。
- GC Roots：包括栈帧中的局部变量表、静态变量、常量池等。
-
分代收集理论：将对象分为新生代（Young）、老年代（Old）和永久代（Perm），分别采用不同的回收策略。
- 新生代：主要回收新生代中的对象，使用复制算法进行垃圾回收。
- 老年代：主要回收老年代中的对象，使用标记-清除或标记-整理算法进行垃圾回收。
-
引用类型：根据引用的强度，对象可以分为强引用、软引用、弱引用和虚引用。
- 强引用：最常用的引用类型，当对象被强引用时，垃圾回收器不会回收该对象。
- 软引用：用于缓存对象，当内存不足时，垃圾回收器会回收软引用指向的对象。
- 弱引用：类似于软引用，但垃圾回收器会尽快回收弱引用指向的对象。
- 虚引用：用于跟踪对象被回收的情况，当对象被回收时，虚引用的引用对象会被置为null。
-
垃圾回收算法：包括标记-清除、复制、整理等算法。
- 标记-清除：首先标记所有可达的对象，然后清除未被标记的对象。
- 复制：将对象复制到其他区域，然后清理原区域。
- 整理：将对象移动到一起，然后清理未使用的空间。
-
并发收集器：如CMS、G1、ZGC等，旨在减少停顿时间。
- CMS（Concurrent Mark Sweep）：一种并发标记清除垃圾回收器，旨在减少停顿时间。
- G1（Garbage-First）：一种并发标记整理垃圾回收器，旨在减少停顿时间。
- ZGC（Z Garbage Collector）：一种低延迟垃圾回收器，旨在减少停顿时间。
-
停顿时间控制策略：通过调整垃圾回收参数，控制垃圾回收的停顿时间。
- G1：通过设置最大停顿时间来控制垃圾回收的停顿时间。
- ZGC：通过设置最大停顿时间来控制垃圾回收的停顿时间。
性能调优
JVM性能调优涉及以下几个方面：
-
JVM参数配置：通过设置参数如
Xms、Xmx等来调整内存分配。Xms：设置JVM启动时的堆空间大小。Xmx：设置JVM最大堆空间大小。
-
内存泄漏诊断：使用工具如JProfiler、VisualVM等来诊断内存泄漏。
- JProfiler：一款功能强大的性能分析工具，可以用于诊断内存泄漏。
- VisualVM：一款轻量级的性能分析工具，可以用于诊断内存泄漏。
-
JIT编译优化：JVM的即时编译器（JIT）对字节码进行优化，提高程序执行效率。
- 编译优化：包括循环优化、内联优化、逃逸分析等。
- 热点检测：JIT编译器会检测代码中的热点，并对热点进行优化。
二、Spring Boot知识体系
Spring Boot是Spring框架的一个模块，它简化了Spring应用的创建和配置过程。以下是Spring Boot知识体系中的关键知识点，并补充其技术实现细节。
自动配置
Spring Boot通过自动配置来简化应用配置。@EnableAutoConfiguration注解是自动配置的核心，它通过扫描类路径下的类和jar包，自动配置相应的Bean。
-
自动配置原理：Spring Boot自动配置依赖于条件化配置，即根据特定的条件自动配置Bean。
- 条件化配置：通过
@Conditional注解及其实现类，根据特定的条件自动配置Bean。 - 条件注解：如
@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean等。
- 条件化配置：通过
-
自动配置条件：根据不同的条件自动配置相应的Bean。
- 条件类路径：根据类路径下是否存在特定的类自动配置Bean。
- 条件Bean：根据是否存在特定的Bean自动配置Bean。
- 条件属性：根据配置文件中的属性值自动配置Bean。
@EnableAutoConfiguration原理
@EnableAutoConfiguration通过Spring的类路径扫描和自动配置机制，自动配置与项目相关的Bean。
- 类路径扫描：Spring Boot会扫描类路径下的类和jar包，查找带有
@SpringBootApplication注解的类。 - 自动配置机制：Spring Boot会根据扫描到的类和jar包，自动配置相应的Bean。
条件化配置（@Conditional）
条件化配置允许在满足特定条件时才配置Bean。
-
条件注解：如
@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean等。@ConditionalOnClass：当类路径下存在特定的类时，自动配置Bean。@ConditionalOnMissingBean：当不存在特定的Bean时，自动配置Bean。
-
条件实现类：实现
Condition接口的类，根据特定的条件自动配置Bean。
自定义Starter开发
自定义Starter可以简化依赖管理，提高项目的可重用性。
- 创建Starter：创建一个包含所有必需依赖的jar包。
- 添加依赖：在Starter的
pom.xml文件中添加所有必需的依赖。 - 添加自动配置：在Starter中添加自动配置类，自动配置与Starter相关的Bean。
起步依赖
起步依赖是Spring Boot提供的依赖管理方式，它将所有必需的依赖打包成一个jar包。
- 起步依赖：在
pom.xml文件中添加起步依赖，如spring-boot-starter-web。 - 依赖管理：Spring Boot会自动管理起步依赖中的所有依赖。
依赖管理机制（BOM文件）
BOM（Bill of Materials）文件用于定义项目依赖的版本，确保所有依赖的一致性。
- BOM文件：在
pom.xml文件中添加BOM文件，如<dependencyManagement>标签。 - 依赖版本：BOM文件定义了所有依赖的版本，确保项目中的所有依赖使用相同的版本。
版本冲突解决
版本冲突是依赖管理中的常见问题，可以通过选择兼容的版本或使用依赖冲突解决策略来解决。
- 选择兼容版本：选择兼容的版本，避免版本冲突。
- 依赖冲突解决策略：使用Maven或Gradle的依赖冲突解决策略，如
<dependencyManagement>标签或dependencyConflictResolver插件。
第三方库集成模式
Spring Boot支持多种第三方库的集成模式，包括自动配置、配置文件等。
- 自动配置：使用自动配置类自动配置第三方库。
- 配置文件：在配置文件中配置第三方库的参数。
Actuator
Actuator是Spring Boot提供的模块，它提供了健康检查、度量指标收集等功能。
- 健康检查：通过
/actuator/health端点检查应用的运行状态。 - 度量指标收集：通过
/actuator/metrics端点收集应用的度量指标。
健康检查端点
健康检查端点允许开发者检查应用的运行状态。
- 端点：
/actuator/health端点。 - 返回值：返回应用的运行状态，包括健康状态、详细信息等。
度量指标收集
度量指标收集可以帮助开发者了解应用的性能和资源使用情况。
- 端点：
/actuator/metrics端点。 - 度量指标：包括内存使用、CPU使用、线程数等。
自定义Endpoint开发
自定义Endpoint允许开发者添加自定义的端点，提供额外的监控信息。
- 实现Endpoint接口：实现
Endpoint接口，定义自定义端点的行为。 - 注册Endpoint：将自定义端点注册到Spring Boot中。
配置文件管理
Spring Boot使用配置文件来管理应用配置，支持多环境配置。
- 配置文件：
application.properties或application.yml。 - 多环境配置：
application-{profile}.properties或application-{profile}.yml。
多环境配置（application-{profile}.yml）
多环境配置允许开发者为不同的环境（如开发、测试、生产）配置不同的参数。
- 配置文件：
application-dev.yml、application-test.yml、application-prod.yml。 - 配置覆盖：当多个配置文件存在时，配置文件之间的配置会进行覆盖。
配置加载优先级
配置加载优先级决定了配置文件之间的配置覆盖关系。
- 优先级：配置文件越靠近项目根目录，优先级越高。
- 覆盖关系：当多个配置文件存在时，配置文件之间的配置会进行覆盖。
动态配置刷新
动态配置刷新允许在应用运行时更新配置。
- 端点：
/actuator/refresh端点。 - 配置更新：通过端点发送POST请求，更新配置。
监控与日志
Spring Boot提供监控和日志功能，可以帮助开发者监控应用和调试问题。
- 监控：通过Actuator模块进行监控。
- 日志：通过Logback或SLF4J进行日志管理。
Micrometer集成
Micrometer是Spring Boot提供的度量指标收集工具，可以集成多种监控系统。
- 监控系统：如Prometheus、Grafana等。
- 度量指标：包括内存使用、CPU使用、线程数等。
Logback/SLF4J配置
Spring Boot默认使用Logback作为日志框架，也支持SLF4J。
- Logback：一款功能强大的日志框架，可以用于日志管理。
- SLF4J：一款日志门面，可以将日志输出到不同的日志框架。
分布式链路追踪
Spring Boot支持分布式链路追踪，如Zipkin、Skywalking等。
- Zipkin：一款开源的分布式追踪系统。
- Skywalking：一款开源的分布式追踪系统。
扩展机制
Spring Boot提供扩展机制，允许开发者添加自定义的AutoConfiguration、Bean等。
- 自定义AutoConfiguration：实现
AutoConfigure接口，添加自定义的自动配置。 - 自定义Bean：通过
@Bean注解，添加自定义的Bean。
自定义AutoConfigurationBean生命周期扩展点
自定义AutoConfigurationBean的生命周期扩展点允许开发者控制Bean的创建和销毁。
- 生命周期扩展点：如
@PostConstruct、@PreDestroy等注解。 - Bean创建和销毁：在Bean的创建和销毁过程中，执行特定的操作。
响应式编程支持
Spring Boot支持响应式编程，可以通过Spring WebFlux等模块实现。
- 响应式编程：使用响应式编程框架，如Reactor、Project Reactor等。
- Spring WebFlux：Spring Boot的响应式Web框架。
通过以上知识点的串联，我们可以看到JVM和Spring Boot在Java应用开发中扮演着至关重要的角色。JVM负责Java代码的执行环境，而Spring Boot则提供了快速开发Spring应用的框架。理解这两个知识体系，可以帮助开发者更好地构建和维护高性能、可扩展的Java应用。
📥博主的人生感悟和目标
- 💂 博客主页： Java程序员廖志伟希望各位读者大大多多支持用心写文章的博主，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！
- 👉 开源项目： Java程序员廖志伟
- 🌥 哔哩哔哩： Java程序员廖志伟
- 🎏 个人社区： Java程序员廖志伟
- 🔖 个人微信号：
SeniorRD
📙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。这些书籍包括了基础篇、进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌，以及📚《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整，希望各位读者朋友能够多多支持！
🔔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~
扫一扫
171
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
