📕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。
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💡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。
JVM与Spring Boot知识体系详解
一、JVM知识体系
Java虚拟机（JVM）是Java程序的运行环境，它负责将Java字节码转换为机器码执行，这一转换过程涉及多个复杂的技术实现细节。
类加载机制
类加载器负责将类文件加载到JVM中，其过程包括加载、连接和初始化三个阶段。
-
加载：加载类信息到内存，生成一个
Class对象。在这个过程中，类加载器会读取类文件，解析类文件中的信息，如类名、父类、接口、字段、方法等，并将这些信息存储在Class对象中。 -
连接：验证类信息，准备类变量，解析符号引用。验证过程包括对类文件结构的检查、字节码的验证、符号引用的解析等。准备类变量时，会分配内存并设置默认初始值。
-
初始化：执行类构造器方法，初始化类变量。这个过程会执行类文件中的
<clinit>()方法，该方法用于初始化类变量，包括静态变量和静态代码块。
双亲委派模型
双亲委派模型是JVM中类加载机制的核心，它要求子类加载器先请求父类加载器进行加载，只有当父类加载器无法加载时，子类加载器才尝试加载。这种模型确保了类加载的一致性和安全性。
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，实现特定的加载逻辑。例如，可以实现一个网络类加载器，从网络上动态加载类文件。
模块化系统（JPMS）
Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的模块化系统，它通过模块化的方式将应用程序分解为多个模块，提高应用程序的稳定性和安全性。模块化系统通过模块描述文件（module-info.java）来定义模块的依赖关系。
内存模型
JVM的内存模型包括运行时数据区和内存溢出场景。
-
运行时数据区：
- 堆：存储所有类实例和数组的对象。堆内存是动态分配的，垃圾回收主要在堆内存中进行。
- 栈：存储局部变量和方法调用栈。每个线程都有自己的栈空间，栈内存是线程私有的。
- 方法区：存储类信息、常量池和静态变量。方法区是所有线程共享的。
- PC寄存器：存储当前线程所执行的指令的地址。PC寄存器是线程私有的。
-
内存溢出场景分析：
- 堆溢出：创建对象过多，超过堆内存限制。可以通过调整JVM堆内存大小（如
-Xmx、-Xms）来避免。 - 栈溢出：方法调用深度过大，超过栈内存限制。可以通过调整JVM栈内存大小（如
-Xss）来避免。 - 方法区溢出：类定义过多，超过方法区内存限制。可以通过调整JVM方法区大小（如
-XX:MaxPermSize）来避免。
- 堆溢出：创建对象过多，超过堆内存限制。可以通过调整JVM堆内存大小（如
直接内存管理
直接内存是JVM中堆内存之外的内存区域，用于存储大量数据，如大文件读写。直接内存不受垃圾回收的影响，需要手动管理。
垃圾回收
垃圾回收（GC）是JVM自动回收不再使用的对象，以释放内存资源。垃圾回收的实现涉及多种算法和策略。
-
GC Roots可达性分析：从GC Roots开始，向上遍历可达的对象，不可达的对象将被回收。GC Roots包括栈帧中的本地变量表、方法区中的常量池和静态变量、本地方法栈等。
-
分代收集理论：
- Young区：存储新生对象，GC频率高。新生代使用复制算法进行垃圾回收。
- Old区：存储长期存活的对象，GC频率低。老年代使用标记-清除或标记-整理算法进行垃圾回收。
-
引用类型：
- 强引用：对象始终存活。
- 软引用：对象可能被回收。
- 弱引用：对象可能被回收。
- 虚引用：对象被回收后，由虚引用引用的对象将变为
null。
-
垃圾回收算法：
- 标记-清除：标记所有可达对象，清除未被标记的对象。
- 复制：将对象复制到另一区域，回收原区域。
- 整理：移动对象，回收空间。
-
并发收集器：
- CMS（Concurrent Mark Sweep）：低延迟垃圾回收器。
- G1（Garbage-First）：面向服务端应用，低延迟垃圾回收器。
- ZGC（Z Garbage Collector）：低延迟垃圾回收器。
-
停顿时间控制策略：通过调整GC参数，控制GC停顿时间。
-
性能调优：通过JVM参数配置（如
Xms、Xmx等）进行性能调优。 -
内存泄漏诊断：通过工具分析内存泄漏原因。
-
JIT编译优化：JVM将字节码编译成机器码，优化执行效率。
二、Spring Boot知识体系
Spring Boot是Spring框架的一个模块，用于简化Spring应用的创建和配置。
自动配置
Spring Boot通过自动配置，自动配置项目所需的Bean和依赖。
-
@EnableAutoConfiguration原理：通过类路径下配置文件、类注解等，自动配置相应的Bean。Spring Boot会根据类路径下存在的类和依赖关系，自动配置相应的Bean。
-
条件化配置（@Conditional）：根据特定条件，选择性地配置Bean。例如，可以根据不同的环境配置不同的Bean。
-
自定义Starter开发：创建自定义Starter，简化项目依赖管理。自定义Starter可以将常用的依赖和配置封装起来，方便开发者使用。
起步依赖、依赖管理机制
-
起步依赖：通过Maven或Gradle提供的依赖，快速构建项目。起步依赖包含了项目所需的基础依赖和Spring Boot的启动器依赖。
-
依赖管理机制：
- BOM（Bill of Materials）文件：统一管理项目依赖版本。BOM文件定义了项目中所有依赖的版本，确保项目的一致性和稳定性。
- 版本冲突解决：通过依赖管理工具解决版本冲突。例如，Maven使用
<dependencyManagement>标签来管理依赖版本。
第三方库集成模式
Spring Boot支持多种第三方库集成模式，如声明式集成、配置式集成等。
-
声明式集成：通过注解或配置文件来声明第三方库的集成，Spring Boot会自动处理依赖和配置。
-
配置式集成：通过配置文件来配置第三方库的集成，Spring Boot会根据配置文件来处理依赖和配置。
Actuator、健康检查端点
-
Actuator：提供应用监控和管理功能。Actuator可以暴露应用的各种指标，如内存使用情况、线程信息、HTTP请求等。
-
健康检查端点：用于检查应用运行状态，如HTTP端点、JMX端点等。健康检查端点可以用于监控应用的运行状态，及时发现和解决问题。
度量指标收集
Spring Boot支持度量指标收集，如CPU、内存、HTTP请求等。度量指标可以用于监控应用的性能和资源使用情况。
自定义Endpoint开发
自定义Endpoint，扩展Actuator功能。自定义Endpoint可以提供自定义的监控和管理功能。
配置文件管理
-
配置文件：如
application.yml、application.properties等。配置文件用于配置应用的各种参数，如数据库连接信息、日志配置等。 -
多环境配置：
application-{profile}.yml，如application-dev.yml、application-prod.yml等。多环境配置可以用于区分不同环境下的配置，如开发环境和生产环境。 -
配置加载优先级：先加载
application.yml，再加载application-{profile}.yml。这样可以保证默认配置被覆盖。
动态配置刷新
Spring Boot支持动态刷新配置，如通过HTTP请求、JMX等。动态配置刷新可以用于实时更新应用的配置，而不需要重启应用。
监控与日志
-
监控：通过Actuator、Micrometer等工具进行监控。监控可以用于实时了解应用的性能和资源使用情况。
-
日志：通过Logback/SLF4J等日志框架进行日志记录。日志可以用于记录应用的运行信息，方便问题排查和调试。
分布式链路追踪
Spring Boot支持分布式链路追踪，如Zipkin、Jaeger等。分布式链路追踪可以用于追踪分布式应用的请求路径，方便问题排查和性能优化。
扩展机制
Spring Boot提供多种扩展机制，如自定义AutoConfiguration、Bean生命周期扩展点等。扩展机制可以用于自定义Spring Boot的行为和功能。
响应式编程支持
Spring Boot支持响应式编程，如Spring WebFlux、Reactor等。响应式编程可以用于构建高性能、可扩展的应用程序。
总结
JVM和Spring Boot是Java生态中非常重要的技术，掌握它们对于开发高效、稳定的Java应用至关重要。本文从JVM和Spring Boot的核心知识点出发，通过详细解析和串联，帮助读者深入理解这些技术，为实际开发提供有力支持。
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