内容简介

《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践》内容简介：作为一位Java程序员，你是否也曾经想深入理解Java虚拟机，但是却被它的复杂和深奥拒之门外？没关系，本书极尽化繁为简之妙，能带领你在轻松中领略Java虚拟机的奥秘。本书是近年来国内出版的唯一一本与Java虚拟机相关的专著，也是唯一一本同时从核心理论和实际运用这两个角度去探讨Java虚拟机的著作，不仅理论分析得透彻，而且书中包含的典型案例和最佳实践也极具现实指导意义。

全书共分为五大部分。第一部分从宏观的角度介绍了整个Java技术体系的过去、现在和未来，以及如何独立地编译一个OpenJDK7，这对理解后面的内容很有帮助。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；常见的虚拟机的监控与调试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Class的文件结构以及如何存储和访问Class中的数据；虚拟机的类创建机制以及类加载器的工作原理和它对虚拟机的意义；虚拟机字节码的执行引擎以及它在实行代码时涉及的内存结构。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。

本书适合所有Java程序员、系统调优师和系统架构师阅读。

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《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践》

《JAVA核心技术(卷1):基础知识(原书第8版)》

《JAVA核心技术卷2:高级特征》

《Java语言程序设计(基础篇)(原书第8版)》

《Java编程思想(第4版)》

《Effective Java中文版(第2版)》

《Java编程思想(英文版•第4版)》

《Java 实时编程》

《Java加密与解密的艺术》

《Eclipse插件开发(原书第3版)(畅销插件开发指南新版)》

《Java语言程序设计:进阶篇(原书第8版)》

《Maven实战》

作品目录

前　言

致　谢

第一部分　走近Java

第1章　走近Java / 2

1.1　概述 / 2

1.2　Java技术体系 / 3

1.3　Java发展史 / 5

1.4　展望Java技术的未来 / 9

1.4.1　模块化 / 9

1.4.2　混合语言 / 9

1.4.3　多核并行 / 11

1.4.4　进一步丰富语法 / 12

1.4.5　64位虚拟机 / 13

1.5　实战：自己编译JDK / 13

1.5.1　获取JDK源码 / 13

1.5.2　系统需求 / 14

1.5.3　构建编译环境 / 15

1.5.4　准备依赖项 / 17

1.5.5　进行编译 / 18

1.6　本章小结 / 21

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 / 24

2.1　概述 / 24

2.2　运行时数据区域 / 25

2.2.1　程序计数器 / 25

2.2.2　Java虚拟机栈 / 26

2.2.3　本地方法栈 / 27

2.2.4　Java堆 / 27

2.2.5　方法区 / 28

2.2.6　运行时常量池 / 29

2.2.7　直接内存 / 29

2.3　对象访问 / 30

2.4　实战：OutOfMemoryError异常 / 32

2.4.1　Java堆溢出 / 32

2.4.2　虚拟机栈和本地方法栈溢出 / 35

2.4.3　运行时常量池溢出 / 38

2.4.4　方法区溢出 / 39

2.4.5　本机直接内存溢出 / 41

2.5　本章小结 / 42

第3章　垃圾收集器与内存分配策略 / 43

3.1　概述 / 43

3.2　对象已死？ / 44

3.2.1　引用计数算法 / 44

3.2.2　根搜索算法 / 46

3.2.3　再谈引用 / 47

3.2.4　生存还是死亡？ / 48

3.2.5　回收方法区 / 50

3.3　垃圾收集算法 / 51

3.3.1　标记 -清除算法 / 51

3.3.2　复制算法 / 52

3.3.3　标记-整理算法 / 54

3.3.4　分代收集算法 / 54

3.4　垃圾收集器 / 55

3.4.1　Serial收集器 / 56

3.4.2　ParNew收集器 / 57

3.4.3　Parallel Scavenge收集器 / 59

3.4.4　Serial Old收集器 / 60

3.4.5　Parallel Old收集器 / 61

3.4.6　CMS收集器 / 61

3.4.7　G1收集器 / 64

3.4.8　垃圾收集器参数总结 / 64

3.5　内存分配与回收策略 / 65

3.5.1　对象优先在Eden分配 / 66

3.5.2　大对象直接进入老年代 / 68

3.5.3　长期存活的对象将进入老年代 / 69

3.5.4　动态对象年龄判定 / 71

3.5.5　空间分配担保 / 73

3.6　本章小结 / 75

第4章　虚拟机性能监控与故障处理工具 / 76

4.1　概述 / 76

4.2　JDK的命令行工具 / 76

4.2.1　jps：虚拟机进程状况工具 / 79

4.2.2　jstat：虚拟机统计信息监视工具 / 80

4.2.3　jinfo：Java配置信息工具 / 82

4.2.4　jmap：Java内存映像工具 / 82

4.2.5　jhat：虚拟机堆转储快照分析工具 / 84

4.2.6　jstack：Java堆栈跟踪工具 / 85

4.3　JDK的可视化工具 / 87

4.3.1　JConsole：Java监视与管理控制台 / 88

4.3.2　VisualVM：多合一故障处理工具 / 96

4.4　本章小结 / 105

第5章　调优案例分析与实战 / 106

5.1　概述 / 106

5.2　案例分析 / 106

5.2.1　高性能硬件上的程序部署策略 / 106

5.2.2　集群间同步导致的内存溢出 / 109

5.2.3　堆外内存导致的溢出错误 / 110

5.2.4　外部命令导致系统缓慢 / 112

5.2.5　服务器JVM进程崩溃 / 113

5.3　实战：Eclipse运行速度调优 / 114

5.3.1　调优前的程序运行状态 / 114

5.3.2　升级JDK 1.6的性能变化及兼容问题 / 117

5.3.3　编译时间和类加载时间的优化 / 122

5.3.4　调整内存设置控制垃圾收集频率 / 126

5.3.5　选择收集器降低延迟 / 130

5.4　本章小结 / 133

第三部分　虚拟机执行子系统

第6章　类文件结构 / 136

6.1　概述 / 136

6.2　无关性的基石 / 136

6.3　Class类文件的结构 / 138

6.3.1　魔数与Class文件的版本 / 139

6.3.2　常量池 / 141

6.3.3　访问标志 / 147

6.3.4　类索引、父类索引与接口索引集合 / 148

6.3.5　字段表集合 / 149

6.3.6　方法表集合 / 153

6.3.7　属性表集合 / 155

6.4　Class文件结构的发展 / 168

6.5　本章小结 / 170

第7章　虚拟机类加载机制 / 171

7.1　概述 / 171

7.2　类加载的时机 / 172

7.3　类加载的过程 / 176

7.3.1　加载 / 176

7.3.2　验证 / 178

7.3.3　准备 / 181

7.3.4　解析 / 182

7.3.5　初始化 / 186

7.4　类加载器 / 189

7.4.1　类与类加载器 / 189

7.4.2　双亲委派模型 / 191

7.4.3　破坏双亲委派模型 / 194

7.5　本章小结 / 197

第8章　虚拟机字节码执行引擎 / 198

8.1　概述 / 198

8.2　运行时栈帧结构 / 199

8.2.1　局部变量表 / 199

8.2.2　操作数栈 / 204

8.2.3　动态连接 / 206

8.2.4　方法返回地址 / 206

8.2.5　附加信息 / 207

8.3　方法调用 / 207

8.3.1　解析 / 207

8.3.2　分派 / 209

8.4　基于栈的字节码解释执行引擎 / 221

8.4.1　解释执行 / 221

8.4.2　基于栈的指令集与基于寄存器的指令集 / 223

8.4.3　基于栈的解释器执行过程 / 224

8.5　本章小结 / 230

第9章　类加载及执行子系统的案例与实战 / 231

9.1　概述 / 231

9.2　案例分析 / 231

9.2.1　Tomcat：正统的类加载器架构 / 232

9.2.2　OSGi：灵活的类加载器架构 / 235

9.2.3　字节码生成技术与动态代理的实现 / 238

9.2.4　Retrotranslator：跨越JDK版本 / 242

9.3　实战：自己动手实现远程执行功能 / 246

9.3.1　目标 / 246

9.3.2　思路 / 247

9.3.3　实现 / 248

9.3.4　验证 / 255

9.4　本章小结 / 256

第四部分　程序编译与代码优化

第10章　早期（编译期）优化 / 258

10.1　概述 / 258

10.2　Javac编译器 / 259

10.2.1　Javac的源码与调试 / 259

10.2.2　解析与填充符号表 / 262

10.2.3　注解处理器 / 264

10.2.4　语义分析与字节码生成 / 264

10.3　Java语法糖的味道 / 268

10.3.1　泛型与类型擦除 / 268

10.3.2　自动装箱、拆箱与遍历循环 / 273

10.3.3　条件编译 / 275

10.4　实战：插入式注解处理器 / 276

10.4.1　实战目标 / 276

10.4.2　代码实现 / 277

10.4.3　运行与测试 / 284

10.4.4　其他应用案例 / 286

10.5　本章小结 / 286

第11章　晚期（运行期）优化 / 287

11.1　概述 / 287

11.2　HotSpot虚拟机内的即时编译器 / 288

11.2.1　解释器与编译器 / 288

11.2.2　编译对象与触发条件 / 291

11.2.3　编译过程 / 294

11.2.4　查看与分析即时编译结果 / 297

11.3　编译优化技术 / 301

11.3.1　优化技术概览 / 301

11.3.2　公共子表达式消除 / 305

11.3.3　数组边界检查消除 / 307

11.3.4　方法内联 / 307

11.3.5　逃逸分析 / 309

11.4　Java与C/C++的编译器对比 / 311

11.5　本章小结 / 313

第五部分　高效并发

第12章　Java内存模型与线程 / 316

12.1　概述 / 316

12.2　硬件的效率与一致性 / 317

12.3　Java内存模型 / 318

12.3.1　主内存与工作内存 / 319

12.3.2　内存间交互操作 / 320

12.3.3　对于volatile型变量的特殊规则 / 322

12.3.4　对于long和double型变量的特殊规则 / 327

12.3.5　原子性、可见性与有序性 / 328

12.3.6　先行发生原则 / 330

12.4　Java与线程 / 333

12.4.1　线程的实现 / 333

12.4.2　Java线程调度 / 337

12.4.3　状态转换 / 339

12.5　本章小结 / 341

第13章　线程安全与锁优化 / 342

13.1　概述 / 342

13.2　线程安全 / 343

13.2.1　Java语言中的线程安全 / 343

13.2.2　线程安全的实现方法 / 348

13.3　锁优化 / 356

13.3.1　自旋锁与自适应自旋 / 356

13.3.2　锁消除 / 357

13.3.3　锁粗化 / 358

13.3.4　轻量级锁 / 358

13.3.5　偏向锁 / 361

13.4　本章小结 / 362

附录A　Java虚拟机家族 / 363

附录B　虚拟机字节码指令表 / 366

附录C　HotSpot虚拟机主要参数表 / 372

附录D　对象查询语言（OQL）简介 / 376

附录E　JDK历史版本轨迹 / 383