深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐

前言
致謝
第一部分　走近Java
第1章　走近Java / 2
1.1　概述 / 2
1.2　Java技術(shù)體系 / 3
1.3　Java發(fā)展史 / 5
1.4　展望Java技術(shù)的未來 / 9
1.4.1　模塊化 / 9
1.4.2　混合語言 / 9
1.4.3　多核并行 / 11
1.4.4　進一步豐富語法 / 12
1.4.5　64位虛擬機 / 13
1.5　實戰(zhàn)：自己編譯JDK / 13
1.5.1　獲取JDK源碼 / 13
1.5.2　系統(tǒng)需求 / 14
1.5.3　構(gòu)建編譯環(huán)境 / 15
1.5.4　準備依賴項 / 17
1.5.5　進行編譯 / 18
1.6　本章小結(jié) / 21
第二部分　自動內(nèi)存管理機制
第2章　Java內(nèi)存區(qū)域與內(nèi)存溢出異常 / 24
2.1　概述 / 24
2.2　運行時數(shù)據(jù)區(qū)域 / 25
2.2.1　程序計數(shù)器 / 25
2.2.2　Java虛擬機棧 / 26
2.2.3　本地方法棧 / 27
2.2.4　Java堆 / 27
2.2.5　方法區(qū) / 28
2.2.6　運行時常量池 / 29
2.2.7　直接內(nèi)存 / 29
2.3　對象訪問 / 30
2.4　實戰(zhàn)：OutOfMemoryError異常 / 32
2.4.1　Java堆溢出 / 32
2.4.2　虛擬機棧和本地方法棧溢出 / 35
2.4.3　運行時常量池溢出 / 38
2.4.4　方法區(qū)溢出 / 39
2.4.5　本機直接內(nèi)存溢出 / 41
2.5　本章小結(jié) / 42
第3章　垃圾收集器與內(nèi)存分配策略 / 43
3.1　概述 / 43
3.2　對象已死？ / 44
3.2.1　引用計數(shù)算法 / 44
3.2.2　根搜索算法 / 46
3.2.3　再談引用 / 47
3.2.4　生存還是死亡？ / 48
3.2.5　回收方法區(qū) / 50
3.3　垃圾收集算法 / 51
3.3.1　標記 -清除算法 / 51
3.3.2　復制算法 / 52
3.3.3　標記-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　垃圾收集器參數(shù)總結(jié) / 64
3.5　內(nèi)存分配與回收策略 / 65
3.5.1　對象優(yōu)先在Eden分配 / 66
3.5.2　大對象直接進入老年代 / 68
3.5.3　長期存活的對象將進入老年代 / 69
3.5.4　動態(tài)對象年齡判定 / 71
3.5.5　空間分配擔保 / 73
3.6　本章小結(jié) / 75
第4章　虛擬機性能監(jiān)控與故障處理工具 / 76
4.1　概述 / 76
4.2　JDK的命令行工具 / 76
4.2.1　jps：虛擬機進程狀況工具 / 79
4.2.2　jstat：虛擬機統(tǒng)計信息監(jiān)視工具 / 80
4.2.3　jinfo：Java配置信息工具 / 82
4.2.4　jmap：Java內(nèi)存映像工具 / 82
4.2.5　jhat：虛擬機堆轉(zhuǎn)儲快照分析工具 / 84
4.2.6　jstack：Java堆棧跟蹤工具 / 85
4.3　JDK的可視化工具 / 87
4.3.1　JConsole：Java監(jiān)視與管理控制臺 / 88
4.3.2　VisualVM：多合一故障處理工具 / 96
4.4　本章小結(jié) / 105
第5章　調(diào)優(yōu)案例分析與實戰(zhàn) / 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　集群間同步導致的內(nèi)存溢出 / 109
5.2.3　堆外內(nèi)存導致的溢出錯誤 / 110
5.2.4　外部命令導致系統(tǒng)緩慢 / 112
5.2.5　服務(wù)器JVM進程崩潰 / 113
5.3　實戰(zhàn)：Eclipse運行速度調(diào)優(yōu) / 114
5.3.1　調(diào)優(yōu)前的程序運行狀態(tài) / 114
5.3.2　升級JDK 1.6的性能變化及兼容問題 / 117
5.3.3　編譯時間和類加載時間的優(yōu)化 / 122
5.3.4　調(diào)整內(nèi)存設(shè)置控制垃圾收集頻率 / 126
5.3.5　選擇收集器降低延遲 / 130
5.4　本章小結(jié) / 133
第三部分　虛擬機執(zhí)行子系統(tǒng)
第6章　類文件結(jié)構(gòu) / 136
6.1　概述 / 136
6.2　無關(guān)性的基石 / 136
6.3　Class類文件的結(jié)構(gòu) / 138
6.3.1　魔數(shù)與Class文件的版本 / 139
6.3.2　常量池 / 141
6.3.3　訪問標志 / 147
6.3.4　類索引、父類索引與接口索引集合 / 148
6.3.5　字段表集合 / 149
6.3.6　方法表集合 / 153
6.3.7　屬性表集合 / 155
6.4　Class文件結(jié)構(gòu)的發(fā)展 / 168
6.5　本章小結(jié) / 170
第7章　虛擬機類加載機制 / 171
7.1　概述 / 171
7.2　類加載的時機 / 172
7.3　類加載的過程 / 176
7.3.1　加載 / 176
7.3.2　驗證 / 178
7.3.3　準備 / 181
7.3.4　解析 / 182
7.3.5　初始化 / 186
7.4　類加載器 / 189
7.4.1　類與類加載器 / 189
7.4.2　雙親委派模型 / 191
7.4.3　破壞雙親委派模型 / 194
7.5　本章小結(jié) / 197
第8章　虛擬機字節(jié)碼執(zhí)行引擎 / 198
8.1　概述 / 198
8.2　運行時棧幀結(jié)構(gòu) / 199
8.2.1　局部變量表 / 199
8.2.2　操作數(shù)棧 / 204
8.2.3　動態(tài)連接 / 206
8.2.4　方法返回地址 / 206
8.2.5　附加信息 / 207
8.3　方法調(diào)用 / 207
8.3.1　解析 / 207
8.3.2　分派 / 209
8.4　基于棧的字節(jié)碼解釋執(zhí)行引擎 / 221
8.4.1　解釋執(zhí)行 / 221
8.4.2　基于棧的指令集與基于寄存器的指令集 / 223
8.4.3　基于棧的解釋器執(zhí)行過程 / 224
8.5　本章小結(jié) / 230
第9章　類加載及執(zhí)行子系統(tǒng)的案例與實戰(zhàn) / 231
9.1　概述 / 231
9.2　案例分析 / 231
9.2.1　Tomcat：正統(tǒng)的類加載器架構(gòu) / 232
9.2.2　OSGi：靈活的類加載器架構(gòu) / 235
9.2.3　字節(jié)碼生成技術(shù)與動態(tài)代理的實現(xiàn) / 238
9.2.4　Retrotranslator：跨越JDK版本 / 242
9.3　實戰(zhàn)：自己動手實現(xiàn)遠程執(zhí)行功能 / 246
9.3.1　目標 / 246
9.3.2　思路 / 247
9.3.3　實現(xiàn) / 248
9.3.4　驗證 / 255
9.4　本章小結(jié) / 256
第四部分　程序編譯與代碼優(yōu)化
第10章　早期（編譯期）優(yōu)化 / 258
10.1　概述 / 258
10.2　Javac編譯器 / 259
10.2.1　Javac的源碼與調(diào)試 / 259
10.2.2　解析與填充符號表 / 262
10.2.3　注解處理器 / 264
10.2.4　語義分析與字節(jié)碼生成 / 264
10.3　Java語法糖的味道 / 268
10.3.1　泛型與類型擦除 / 268
10.3.2　自動裝箱、拆箱與遍歷循環(huán) / 273
10.3.3　條件編譯 / 275
10.4　實戰(zhàn)：插入式注解處理器 / 276
10.4.1　實戰(zhàn)目標 / 276
10.4.2　代碼實現(xiàn) / 277
10.4.3　運行與測試 / 284
10.4.4　其他應用案例 / 286
10.5　本章小結(jié) / 286
第11章　晚期（運行期）優(yōu)化 / 287
11.1　概述 / 287
11.2　HotSpot虛擬機內(nèi)的即時編譯器 / 288
11.2.1　解釋器與編譯器 / 288
11.2.2　編譯對象與觸發(fā)條件 / 291
11.2.3　編譯過程 / 294
11.2.4　查看與分析即時編譯結(jié)果 / 297
11.3　編譯優(yōu)化技術(shù) / 301
11.3.1　優(yōu)化技術(shù)概覽 / 301
11.3.2　公共子表達式消除 / 305
11.3.3　數(shù)組邊界檢查消除 / 307
11.3.4　方法內(nèi)聯(lián) / 307
11.3.5　逃逸分析 / 309
11.4　Java與C/C++的編譯器對比 / 311
11.5　本章小結(jié) / 313
第五部分　高效并發(fā)
第12章　Java內(nèi)存模型與線程 / 316
12.1　概述 / 316
12.2　硬件的效率與一致性 / 317
12.3　Java內(nèi)存模型 / 318
12.3.1　主內(nèi)存與工作內(nèi)存 / 319
12.3.2　內(nèi)存間交互操作 / 320
12.3.3　對于volatile型變量的特殊規(guī)則 / 322
12.3.4　對于long和double型變量的特殊規(guī)則 / 327
12.3.5　原子性、可見性與有序性 / 328
12.3.6　先行發(fā)生原則 / 330
12.4　Java與線程 / 333
12.4.1　線程的實現(xiàn) / 333
12.4.2　Java線程調(diào)度 / 337
12.4.3　狀態(tài)轉(zhuǎn)換 / 339
12.5　本章小結(jié) / 341
第13章　線程安全與鎖優(yōu)化 / 342
13.1　概述 / 342
13.2　線程安全 / 343
13.2.1　Java語言中的線程安全 / 343
13.2.2　線程安全的實現(xiàn)方法 / 348
13.3　鎖優(yōu)化 / 356
13.3.1　自旋鎖與自適應自旋 / 356
13.3.2　鎖消除 / 357
13.3.3　鎖粗化 / 358
13.3.4　輕量級鎖 / 358
13.3.5　偏向鎖 / 361
13.4　本章小結(jié) / 362
附錄A　Java虛擬機家族 / 363
附錄B　虛擬機字節(jié)碼指令表 / 366
附錄C　HotSpot虛擬機主要參數(shù)表 / 372
附錄D　對象查詢語言（OQL）簡介 / 376
附錄E　JDK歷史版本軌跡 / 383