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深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践

分类: 文章 • 2024-12-11 21:14:58

​深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践
深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践

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深入理解Java虚拟机（第2版）

  • 作者：[“周志明”]
  • 出版社：机械工业出版社
  • ISBN13：9787111421900

图书简介

《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践(第2版)》内容简介：第1版两年内印刷近10次，4家网上书店的评论近4?000条，98%以上的评论全部为5星级的好评，是整个Java图书领域公认的经典著作和超级畅销书，繁体版在台湾也十分受欢迎。第2版在第1版的基础上做了很大的改进：根据最新的JDK 1.7对全书内容进行了全面的升级和补充；增加了大量处理各种常见JVM问题的技巧和最佳实践；增加了若干与生产环境相结合的实战案例；对第1版中的错误和不足之处的修正；等等。第2版不仅技术更新、内容更丰富，而且实战性更强。
《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践(第2版)》共分为五大部分，围绕内存管理、执行子系统、程序编译与优化、高效并发等核心主题对JVM进行了全面而深入的分析，深刻揭示了JVM的工作原理。

  • 第一部分从宏观的角度介绍了整个Java技术体系、Java和JVM的发展历程、模块化，以及JDK的编译，这对理解书中后面内容有重要帮助。
  • 第二部分讲解了JVM的自动内存管理，包括虚拟机内存区域的划分原理以及各种内存溢出异常产生的原因；常见的垃圾收集算法以及垃圾收集器的特点和工作原理；常见虚拟机监控与故障处理工具的原理和使用方法。
  • 第三部分分析了虚拟机的执行子系统，包括类文件结构、虚拟机类加载机制、虚拟机字节码执行引擎。
  • 第四部分讲解了程序的编译与代码的优化，阐述了泛型、自动装箱拆箱、条件编译等语法糖的原理；讲解了虚拟机的热点探测方法、HotSpot的即时编译器、编译触发条件，以及如何从虚拟机外部观察和分析JIT编译的数据和结果；
  • 第五部分探讨了Java实现高效并发的原理，包括JVM内存模型的结构和操作；原子性、可见性和有序性在Java内存模型中的体现；先行发生原则的规则和使用；线程在Java语言中的实现原理；虚拟机实现高效并发所做的一系列锁优化措施。

目录

前言

第一部分走近Java

  • 第1章走近Java2
    • 1.1概述2
    • 1.2Java技术体系3
    • 1.3Java发展史5
    • 1.4Java虚拟机发展史9
    • 1.4.1SunClassicExactVM9
    • 1.4.2SunHotSpotVM11
    • 1.4.3SunMobile—EmbeddedVMMeta—CircularVM12
    • 1.4.4BEAJRockitIBMJ9VM13
    • 1.4.5AzulVMBEALiquidVM14
    • 1.4.6ApacheHarmonyGoogleAndroidDalvikVM14
    • 1.4.7MicrosoftJVM及其他15
    • 1.5展望Java技术的未来16
    • 1.5.1模块化17
    • 1.5.2混合语言17
    • 1.5.3多核并行19
    • 1.5.4进一步丰富语法20
    • 1.5.564位虚拟机21
    • 1.6实战：自己编译JDK22
    • 1.6.1获取JDK源码22
    • 1.6.2系统需求24
    • 1.6.3构建编译环境25
    • 1.6.4进行编译26
    • 1.6.5在IDE工具中进行源码调试31
    • 1.7本章小结35

第二部分自动内存管理机制

  • 第2章Java内存区域与内存溢出异常38
    • 2.1概述38
    • 2.2运行时数据区域38
    • 2.2.1程序计数器39
    • 2.2.2Java虚拟机栈39
    • 2.2.3本地方法栈40
    • 2.2.4Java堆41
    • 2.2.5方法区41
    • 2.2.6运行时常量池42
    • 2.2.7直接内存43
    • 2.3HotSpot虚拟机对象探秘43
    • 2.3.1对象的创建44
    • 2.3.2对象的内存布局47
    • 2.3.3对象的访问定位48
    • 2.4实战：OutOfMemoryError异常50
    • 2.4.1Java堆溢出51
    • 2.4.2虚拟机栈和本地方法栈溢出53
    • 2.4.3方法区和运行时常量池溢出56
    • 2.4.4本机直接内存溢出59
    • 2.5本章小结60
  • 第3章垃圾收集器与内存分配策略61
    • 3.1概述61
    • 3.2对象已死吗62
    • 3.2.1引用计数算法62
    • 3.2.2可达性分析算法64
    • 3.2.3再谈引用65
    • 3.2.4生存还是死亡66
    • 3.2.5回收方法区68
    • 3.3垃圾收集算法69
    • 3.3.1标记—清除算法69
    • 3.3.2复制算法70
    • 3.3.3标记—整理算法71
    • 3.3.4分代收集算法72
    • 3.4HotSpot的算法实现72
    • 3.4.1枚举根节点72
    • 3.4.2安全点73
    • 3.4.3安全区域74
    • 3.5垃圾收集器75
    • 3.5.1Serial收集器76
    • 3.5.2ParNew收集器77
    • 3.5.3ParallelScavenge收集器79
    • 3.5.4SerialOld收集器80
    • 3.5.5ParallelOld收集器80
    • 3.5.6CMS收集器81
    • 3.5.7G1收集器84
    • 3.5.8理解GC日志89
    • 3.5.9垃圾收集器参数总结90
    • 3.6内存分配与回收策略91
    • 3.6.1对象优先在Eden分配91
    • 3.6.2大对象直接进入老年代93
    • 3.6.3长期存活的对象将进入老年代95
    • 3.6.4动态对象年龄判定97
    • 3.6.5空间分配担保98
    • 3.7本章小结100
  • 第4章虚拟机性能监控与故障处理工具101
    • 4.1概述101
    • 4.2JDK的命令行工具101
    • 4.2.1jps：虚拟机进程状况工具104
    • 4.2.2jstat：虚拟机统计信息监视工具105
    • 4.2.3jinfo：Java配置信息工具106
    • 4.2.4jmap：Java内存映像工具107
    • 4.2.5jhat：虚拟机堆转储快照分析工具108
    • 4.2.6jstack：Java堆栈跟踪工具109
    • 4.2.7HSDIS：JIT生成代码反汇编111
    • 4.3JDK的可视化工具114
    • 4.3.1JConsole：Java监视与管理控制台115
    • 4.3.2VisualVM：多合一故障处理工具122
    • 4.4本章小结131
  • 第5章调优案例分析与实战132
    • 5.1概述132
    • 5.2案例分析132
    • 5.2.1高性能硬件上的程序部署策略132
    • 5.2.2集群间同步导致的内存溢出135
    • 5.2.3堆外内存导致的溢出错误136
    • 5.2.4外部命令导致系统缓慢137
    • 5.2.5服务器JVM进程崩溃138
    • 5.2.6不恰当数据结构导致内存占用过大139
    • 5.2.7由Windows虚拟内存导致的长时间停顿141
    • 5.3实战：Eclipse运行速度调优142
    • 5.3.1调优前的程序运行状态142
    • 5.3.2升级JDK1.6的性能变化及兼容问题145
    • 5.3.3编译时间和类加载时间的优化150
    • 5.3.4调整内存设置控制垃圾收集频率153
    • 5.3.5选择收集器降低延迟157
    • 5.4本章小结160

第三部分虚拟机执行子系统

  • 第6章类文件结构162
    • 6.1概述162
    • 6.2无关性的基石162
    • 6.3Class类文件的结构164
    • 6.3.1魔数与Class文件的版本166
    • 6.3.2常量池167
    • 6.3.3访问标志173
    • 6.3.4类索引、父类索引与接口索引集合174
    • 6.3.5字段表集合175
    • 6.3.6方法表集合178
    • 6.3.7属性表集合180
    • 6.4字节码指令简介196
    • 6.4.1字节码与数据类型197
    • 6.4.2加载和存储指令199
    • 6.4.3运算指令200
    • 6.4.4类型转换指令202
    • 6.4.5对象创建与访问指令203
    • 6.4.6操作数栈管理指令203
    • 6.4.7控制转移指令204
    • 6.4.8方法调用和返回指令204
    • 6.4.9异常处理指令205
    • 6.4.10同步指令205
    • 6.5公有设计和私有实现206
    • 6.6Class文件结构的发展207
    • 6.7本章小结208
  • 第7章虚拟机类加载机制209
    • 7.1概述209
    • 7.2类加载的时机210
    • 7.3类加载的过程214
    • 7.3.1加载214
    • 7.3.2验证216
    • 7.3.3准备219
    • 7.3.4解析220
    • 7.3.5初始化225
    • 7.4类加载器227
    • 7.4.1类与类加载器228
    • 7.4.2双亲委派模型229
    • 7.4.3破坏双亲委派模型233
    • 7.5本章小结235
  • 第8章虚拟机字节码执行引擎236
    • 8.1概述236
    • 8.2运行时栈帧结构236
    • 8.2.1局部变量表238
    • 8.2.2操作数栈242
    • 8.2.3动态连接243
    • 8.2.4方法返回地址243
    • 8.2.5附加信息244
    • 8.3方法调用244
    • 8.3.1解析244
    • 8.3.2分派246
    • 8.3.3动态类型语言支持258
    • 8.4基于栈的字节码解释执行引擎269
    • 8.4.1解释执行269
    • 8.4.2基于栈的指令集与基于寄存器的指令集270
    • 8.4.3基于栈的解释器执行过程272
    • 8.5本章小结275
  • 第9章类加载及执行子系统的案例与实战276
    • 9.1概述276
    • 9.2案例分析276
    • 9.2.1Tomcat：正统的类加载器架构276
    • 9.2.2OSGi：灵活的类加载器架构279
    • 9.2.3字节码生成技术与动态代理的实现282
    • 9.2.4Retrotranslator：跨越JDK版本286
    • 9.3实战：自己动手实现远程执行功能289
    • 9.3.1目标290
    • 9.3.2思路290
    • 9.3.3实现291
    • 9.3.4验证298
    • 9.4本章小结299

第四部分程序编译与代码优化

  • 第10章早期（编译期）优化302
    • 10.1概述302
    • 10.2Javac编译器303
    • 10.2.1Javac的源码与调试303
    • 10.2.2解析与填充符号表305
    • 10.2.3注解处理器307
    • 10.2.4语义分析与字节码生成307
    • 10.3Java语法糖的味道311
    • 10.3.1泛型与类型擦除311
    • 10.3.2自动装箱、拆箱与遍历循环315
    • 10.3.3条件编译317
    • 10.4实战：插入式注解处理器318
    • 10.4.1实战目标318
    • 10.4.2代码实现319
    • 10.4.3运行与测试326
    • 10.4.4其他应用案例327
    • 10.5本章小结328
  • 第11章晚期（运行期）优化329
    • 11.1概述329
    • 11.2HotSpot虚拟机内的即时编译器329
    • 11.2.1解释器与编译器330
    • 11.2.2编译对象与触发条件332
    • 11.2.3编译过程337
    • 11.2.4查看及分析即时编译结果339
    • 11.3编译优化技术345
    • 11.3.1优化技术概览346
    • 11.3.2公共子表达式消除350
    • 11.3.3数组边界检查消除351
    • 11.3.4方法内联352
    • 11.3.5逃逸分析354
    • 11.4Java与C/C++的编译器对比356
    • 11.5本章小结358

第五部分高效并发

  • 第12章Java内存模型与线程360
    • 12.1概述360
    • 12.2硬件的效率与一致性361
    • 12.3Java内存模型362
    • 12.3.1主内存与工作内存363
    • 12.3.2内存间交互操作364
    • 12.3.3对于volatile型变量的特殊规则366
    • 12.3.4对于long和double型变量的特殊规则372
    • 12.3.5原子性、可见性与有序性373
    • 12.3.6先行发生原则375
    • 12.4Java与线程378
    • 12.4.1线程的实现378
    • 12.4.2Java线程调度381
    • 12.4.3状态转换383
    • 12.5本章小结384
  • 第13章线程安全与锁优化385
    • 13.1概述385
    • 13.2线程安全385
    • 13.2.1Java语言中的线程安全386
    • 13.2.2线程安全的实现方法390
    • 13.3锁优化397
    • 13.3.1自旋锁与自适应自旋398
    • 13.3.2锁消除398
    • 13.3.3锁粗化400
    • 13.3.4轻量级锁400
    • 13.3.5偏向锁402
    • 13.4本章小结403
      附录
      附录A编译Windows版的OpenJDK406
      附录B虚拟机字节码指令表414
      附录CHotSpot虚拟机主要参数表420
      附录D对象查询语言（OQL）简介424
      附录EJDK历史版本轨迹430

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