Java Web后端要点简记：Java & JVM、Spring、Spring MVC与Spring Boot

后端内容仅碎片化记录本人学习过程中碰到的问题，并没有前端与数据库部分那么完整的整理。

前端：Java Web前端要点整理：HTML、CSS、JavaScript、Vue、HTTP协议与Tomcat

数据库与缓存：Java Web数据库与缓存要点整理：MySQL、Redis、Spring Data与MyBatis

Java & JVM

Java这注解跟踏马魔法一样啊。。。

以下是 Java 中类的加载、实例化流程及生命周期的详细解析，以及类加载器的核心作用：

---

一、类的生命周期

Java 类的生命周期分为 7 个阶段，按顺序触发：

1. 加载（Loading）
   • 作用：将 .class 字节码文件加载到 JVM 内存。
   • 触发条件：首次使用类时（如 new、调用静态方法、访问静态字段等）。
   • 关键产物：生成一个 Class 对象（存储在方法区）。
2. 验证（Verification）
   • 作用：检查字节码是否符合 JVM 规范（防止恶意代码）。
   • 检查内容：文件格式、元数据、字节码逻辑等。
3. 准备（Preparation）
   • 作用：为 类变量（静态变量）分配内存，并赋予初始值（零值）。
   • 示例：static int x 初始化为 0，static Object obj 初始化为 null。
4. 解析（Resolution）
   • 作用：将符号引用（如类名、方法名）转换为直接引用（内存地址）。
5. 初始化（Initialization）
   • 作用：执行类构造器 <clinit>()，为静态变量赋真实值，执行静态代码块。
   • 触发条件：首次主动使用类时（如 new、访问静态字段）。
   • 线程安全：<clinit>() 由 JVM 保证同步执行。
6. 使用（Using）
   • 作用：通过实例化、调用方法等操作使用类。
7. 卸载（Unloading）
   • 作用：从内存中移除类的 Class 对象。
   • 触发条件：类的所有实例被回收，且类加载器被回收（通常只有自定义类加载器加载的类可卸载）。

---

二、类加载器（ClassLoader）的核心作用

类加载器负责 将字节码加载到 JVM，并决定类的唯一性（同一类由不同加载器加载视为不同类）。

1. 类加载器的层次结构

Java 采用 双亲委派模型（Parent Delegation Model），包含三层核心加载器：

加载器	作用	加载路径示例
Bootstrap ClassLoader	加载核心 JDK 类（如 java.lang.*），由 C++ 实现，无 Java 对象	jre/lib/rt.jar
Extension ClassLoader	加载扩展类（如 javax.*）	jre/lib/ext/*.jar
Application ClassLoader	加载应用类（用户编写的类，或第三方库）	CLASSPATH 或 -classpath 指定的路径

2. 双亲委派模型的工作流程

用户请求加载类 → 由子加载器逐级向上委派 → 父加载器尝试加载 → 若父加载器无法加载，子加载器自行加载

• 优势：
  • 避免重复加载（父加载器已加载的类，子加载器不再加载）。
  • 安全性（防止用户伪造核心类，如 java.lang.String）。

3. 自定义类加载器

通过继承 ClassLoader 并重写 findClass() 实现，常见用途： - 热部署（如 Tomcat 的 WebApp 类加载器）。 - 加载非标准来源的类（如网络、加密字节码）。 - 模块化隔离（不同模块使用独立加载器）。

---

三、类的实例化流程

当通过 new 关键字实例化对象时，流程如下：

1. 检查类是否已加载
   • 若未加载，触发类加载流程（加载 → 验证 → 准备 → 解析 → 初始化）。
2. 分配内存
   • 在堆中为对象分配连续内存空间（具体大小由类结构决定）。
3. 初始化零值
   • 为对象的实例变量赋予默认值（如 int 初始化为 0，引用类型初始化为 null）。
4. 设置对象头（Object Header）
   • 存储对象的元数据（如哈希码、GC 分代年龄、锁状态、类元数据指针等）。
5. 执行构造方法 <init>()
   • 按代码顺序执行实例变量初始化代码和构造方法。
   • 示例：

     public class MyClass {
         private int a = 10;     // 实例变量初始化
         public MyClass() {      // 构造方法
             a = 20;
         }
     }

---

四、关键问题与示例

1. 类初始化触发的场景

• 直接 new 对象。
• 访问类的静态变量或静态方法。
• 反射调用（如 Class.forName("com.example.MyClass")）。
• 子类初始化时，若父类未初始化，会先触发父类初始化。

2. 类加载器的核心作用总结

• 定位资源：通过类加载器查找 .class 文件或资源（如 getResource()）。
• 隔离性：不同加载器加载的类互相不可见（如 Tomcat 隔离 Web 应用）。
• 安全性：防止恶意代码替换核心类。

3. 常见异常

• ClassNotFoundException：类加载器找不到指定类。
• NoClassDefFoundError：类加载成功，但初始化失败（如静态代码块抛出异常）。

---

五、完整流程示例

public class MyClass {
    static {
        System.out.println("类初始化：静态代码块");
    }

    public MyClass() {
        System.out.println("对象实例化：构造方法");
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 触发类加载、初始化
        MyClass obj = new MyClass();
    }
}

输出：

类初始化：静态代码块
对象实例化：构造方法

---

通过理解类的生命周期和类加载器的作用，可以更好地解决类冲突、资源加载、热部署等实际问题。

Spring

常用注解

Spring常用注解：

• @RestController：等价于@Controller与@ResponseBody的组合，置于Controller前

• @ResponseBody：将返回值作为响应体，置于方法或Controller前

• @RequestMapping(URL)：路由请求，置于方法前

• @RequestParam：多请求参数单Controller形参默认封装至数组，形参前加上该注解将封装至集合，如ArrayList

• @RequestParam(name = "请求参数名")：将请求参数绑定到Controller形参；该注解默认属性required=true，要求必须传递目标参数

• @Component：IOC（控制反转）注解，将当前类交给IOC容器管理、注册该类为IOC的Bean的基础注解，可通过value属性为Bean命名，默认名称为类名但首字母小写，置于类定义前

  • @Controller：标识该类属于Controller组件，专属Controller的Bean注册方式，同样可命名Bean，置于类定义前
  • @Service：标识该类属于Service组件，专属Service的Bean注册方式，同样可命名Bean，置于类定义前
  • @Repository：标识该类属于DAO组件，专属DAO的Bean注册方式，同样可命名Bean，置于类定义前，但是这个用的少，用MyBatis的就行

  Bean注解要生效必须被组件扫描注解@ComponentScan扫描到，启动类src/main/java/com.项目名/utils/SpringBootWebReqRespApplication.java已声明了默认扫描注解@SpringBootApplication，默认组件扫描范围是启动类所在包及其子包，要扫描其他包需要在启动类添加注解@ComponentScan({"包名", "包名"})指定扫描范围，这会覆盖默认扫描范围，但是按规范应该是把要扫描的类放到启动类所在包下，可以移动启动类

• @Primary：多个Bean实现同一接口时，优先选择这个Bean，置于Bean声明注解前

• @Qualifier("Bean名")：根据Bean名称选择特定Bean注入，置于@Autowired后、方法前

• @Resource(name="Bean类名")：根据Bean类名选择特定Bean注入，置于方法前但这时注入无需@Autowired，注意该注解不是Spring提供的而是JDK提供的

• @Autowired：DI（依赖注入）注解，根据声明的类型依赖注入Bean，默认不允许多个Bean实现同一接口，但可以利用@Primary、@Qualifier、@Resource避免，置于对象声明前

三层架构

Spring开发中通常遵循三层架构：Controller、Service与Dao。

• Controller：控制层，接收前端请求，处理请求并响应数据，前端控制器如HttpServletRequest接收响应并传递给Controller，Controller将数据返回给前端控制器如HttpServletResponse
• Service：业务逻辑层、服务层，处理具体的业务逻辑
• DAO（Data Access Object）：数据访问层、持久层，对数据进行操作（增删查改），常面向接口编程

IOC & DI

把所有的代码和逻辑都写在Controller当然被允许，但是不方便维护。

控制反转与依赖注入是Spring用来帮助更好地实现分层解耦的。

• 控制反转（Inversion of Control，IOC）：对象的创建控制权由程序自身转移至外部容器
• 依赖注入（Dependency Injection，DI）：容器为应用提供运行时所依赖的资源，例如Service的代码不必显式的new特定的Dao对象
• Bean对象：IOC容器中创建、管理的对象

通过Spring的注解就可以实现。

解释：一个典型的流程是某个Controller需要某个Service对象，该Service接口被若干不同的ServiceImp实现了不同的逻辑，Spring通过控制反转把ServiceImp放进容器中，Controller从容器中通过依赖注入获取需要的对象，而不必在自身的逻辑中嵌入Service实例化代码，实现高内聚、低耦合