深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第2版）

超级畅销书全新升级，第1版两年内印刷近10次，Java图书领域公认的经典著作，繁体版台湾发行

基于JDK1.7，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进行全面而深入的分析，深刻揭示JVM的工作原理

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本书第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：根据全新的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问题的技巧和优佳实践；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。
本书共分为五大部分，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，这对理解本书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。

周志明，资深Java技术专家，对JavaEE企业级应用开发、OSGi、Java虚拟机和工作流等都有深入的研究，并在大量的实践中积累了丰富的经验。尤其精通Java虚拟机，撰写了大量与JVM相关的经典文章，被各大技术社区争相转载，是ITeye等技术社区公认的Java虚拟机方面的领袖人物之一。除本书外，还著有经典著作本书，广获读者好评。现任远光软件股份有限公司开发部总经理兼架构师，先后参与过国家电网、南方电网等多个大型ERP项目的平台架构工作，对软件系统架构也有深刻的认识和体会。

前言
第一部分走近Java
第1章走近Java
1.1概述
1.2Java技术体系
1.3Java发展史
1.4Java虚拟机发展史
1.4.1Sun Classic Exact VM
1.4.2Sun HotSpot VM
1.4.3Sun Mobile-Embedded VM Meta-Circular VM
1.4.4BEA JRockit IBM J9 VM
1.4.5Azul VM BEA Liquid VM
1.4.6Apache Harmony Google Android Dalvik VM
1.4.7Microsoft JVM及其他
1.5展望Java技术的未来
1.5.1模块化
1.5.2混合语言
1.5.3多核并行
1.5.4进一步丰富语法
1.5.564位虚拟机
1.6实战：自己编译JDK
1.6.1获取JDK源码
1.6.2系统需求
1.6.3构建编译环境
1.6.4进行编译
1.6.5在IDE工具中进行源码调试
1.7本章小结
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
2.1概述
2.2运行时数据区域
2.2.1程序计数器
2.2.2Java虚拟机栈
2.2.3本地方法栈
2.2.4Java堆
2.2.5方法区
2.2.6运行时常量池
2.2.7直接内存
2.3HotSpot虚拟机对象探秘
2.3.1对象的创建
2.3.2对象的内存布局
2.3.3对象的访问定位
2.4实战：OutOfMemoryError异常
2.4.1Java堆溢出
2.4.2虚拟机栈和本地方法栈溢出
2.4.3方法区和运行时常量池溢出
2.4.4本机直接内存溢出
2.5本章小结
第3章垃圾收集器与内存分配策略
3.1概述
3.2对象已死吗
3.2.1引用计数算法
3.2.2可达性分析算法
3.2.3再谈引用
3.2.4生存还是死亡
3.2.5回收方法区
3.3垃圾收集算法
3.3.1标记-清除算法
3.3.2复制算法
3.3.3标记-整理算法
3.3.4分代收集算法
3.4HotSpot的算法实现
3.4.1枚举根节点
3.4.2安全点
3.4.3安全区域
3.5垃圾收集器
3.5.1Serial收集器
3.5.2ParNew收集器
3.5.3Parallel Scavenge收集器
3.5.4Serial Old收集器
3.5.5Parallel Old收集器
3.5.6CMS收集器
3.5.7G1收集器
3.5.8理解GC日志
3.5.9垃圾收集器参数总结
3.6内存分配与回收策略
3.6.1对象优先在Eden分配
3.6.2大对象直接进入老年代
3.6.3长期存活的对象将进入老年代
3.6.4动态对象年龄判定
3.6.5空间分配担保
3.7本章小结
第4章虚拟机性能监控与故障处理工具
4.1概述
4.2JDK的命令行工具
4.2.1jps：虚拟机进程状况工具
4.2.2jstat：虚拟机统计信息监视工具
4.2.3jinfo：Java配置信息工具
4.2.4jmap：Java内存映像工具
4.2.5jhat：虚拟机堆转储快照分析工具
4.2.6jstack：Java堆栈跟踪工具
4.2.7HSDIS：JIT生成代码反汇编
4.3JDK的可视化工具
4.3.1JConsole：Java监视与管理控制台
4.3.2VisualVM：多合一故障处理工具
4.4本章小结
第5章调优案例分析与实战
5.1概述
5.2案例分析
5.2.1高性能硬件上的程序部署策略
5.2.2集群间同步导致的内存溢出
5.2.3堆外内存导致的溢出错误
5.2.4外部命令导致系统缓慢
5.2.5服务器JVM进程崩溃
5.2.6不恰当数据结构导致内存占用过大
5.2.7由Windows虚拟内存导致的长时间停顿
5.3实战：Eclipse运行速度调优
5.3.1调优前的程序运行状态
5.3.2升级JDK 1.6的性能变化及兼容问题
5.3.3编译时间和类加载时间的优化
5.3.4调整内存设置控制垃圾收集频率
5.3.5选择收集器降低延迟
5.4本章小结
第三部分虚拟机执行子系统
第6章类文件结构
6.1概述
6.2无关性的基石
6.3Class类文件的结构
6.3.1魔数与Class文件的版本
6.3.2常量池
6.3.3访问标志
6.3.4类索引、父类索引与接口索引集合
6.3.5字段表集合
6.3.6方法表集合
6.3.7属性表集合
6.4字节码指令简介
6.4.1字节码与数据类型
6.4.2加载和存储指令
6.4.3运算指令
6.4.4类型转换指令
6.4.5对象创建与访问指令
6.4.6操作数栈管理指令
6.4.7控制转移指令
6.4.8方法调用和返回指令
6.4.9异常处理指令
6.4.10同步指令
6.5公有设计和私有实现
6.6Class文件结构的发展
6.7本章小结
第7章虚拟机类加载机制
7.1概述
7.2类加载的时机
7.3类加载的过程
7.3.1加载
7.3.2验证
7.3.3准备
7.3.4解析
7.3.5初始化
7.4类加载器
7.4.1类与类加载器
7.4.2双亲委派模型
7.4.3破坏双亲委派模型
7.5本章小结
第8章虚拟机字节码执行引擎
8.1概述
8.2运行时栈帧结构
8.2.1局部变量表
8.2.2操作数栈
8.2.3动态连接
8.2.4方法返回地址
8.2.5附加信息
8.3方法调用
8.3.1解析
8.3.2分派
8.3.3动态类型语言支持
8.4基于栈的字节码解释执行引擎
8.4.1解释执行
8.4.2基于栈的指令集与基于寄存器的指令集
8.4.3基于栈的解释器执行过程
8.5本章小结
第9章类加载及执行子系统的案例与实战
9.1概述
9.2案例分析
9.2.1Tomcat：正统的类加载器架构
9.2.2OSGi：灵活的类加载器架构
9.2.3字节码生成技术与动态代理的实现
9.2.4Retrotranslator：跨越JDK版本
9.3实战：自己动手实现远程执行功能
9.3.1目标
9.3.2思路
9.3.3实现
9.3.4验证
9.4本章小结
第四部分程序编译与代码优化
第10章早期（编译期）优化
10.1概述
10.2Javac编译器
10.2.1Javac的源码与调试
10.2.2解析与填充符号表
10.2.3注解处理器
10.2.4语义分析与字节码生成
10.3Java语法糖的味道
10.3.1泛型与类型擦除
10.3.2自动装箱、拆箱与遍历循环
10.3.3条件编译
10.4实战：插入式注解处理器
10.4.1实战目标
10.4.2代码实现
10.4.3运行与测试
10.4.4其他应用案例
10.5本章小结
第11章晚期（运行期）优化
11.1概述
11.2HotSpot虚拟机内的即时编译器
11.2.1解释器与编译器
11.2.2编译对象与触发条件
11.2.3编译过程
11.2.4查看及分析即时编译结果
11.3编译优化技术
11.3.1优化技术概览
11.3.2公共子表达式消除
11.3.3数组边界检查消除
11.3.4方法内联
11.3.5逃逸分析
11.4Java与CC++的编译器对比
11.5本章小结
第五部分高效并发
第12章Java内存模型与线程
12.1概述
12.2硬件的效率与一致性
12.3Java内存模型
12.3.1主内存与工作内存
12.3.2内存间交互操作
12.3.3对于volatile型变量的特殊规则
12.3.4对于long和double型变量的特殊规则
12.3.5原子性、可见性与有序性
12.3.6先行发生原则
12.4Java与线程
12.4.1线程的实现
12.4.2Java线程调度
12.4.3状态转换
12.5本章小结
第13章线程安全与锁优化
13.1概述
13.2线程安全
13.2.1Java语言中的线程安全
13.2.2线程安全的实现方法
13.3锁优化
13.3.1自旋锁与自适应自旋
13.3.2锁消除
13.3.3锁粗化
13.3.4轻量级锁
13.3.5偏向锁
13.4本章小结
附录
附录A编译Windows版的OpenJDK
附录B虚拟机字节码指令表
附录CHotSpot虚拟机主要参数表
附录D对象查询语言（OQL）简介
附录EJDK历史版本轨迹

1.4.2 Sun HotSpot VM
提起HotSpot VM，相信所有Java程序员都知道，它是Sun JDK和OpenJDK中所带的虚拟机，也是目前使用范围最广的Java虚拟机。但不一定所有人都知道的是，这个目前看起来“血统纯正”的虚拟机在最初并非由Sun公司开发，而是由一家名为“LongviewTechnologies”的小公司设计的；甚至这个虚拟机最初并非是为Java语言而开发的，它来源于Strongtalk VM，而这款虚拟机中相当多的技术又是来源于一款支持Self语言实现“达到C语言50％以上的执行效率”的目标而设计的虚拟机，Sun公司注意到了这款虚拟机在JIT编译上有许多优秀的理念和实际效果，在1997年收购了Longview Technologies公司，从而获得了HotSpot VM。
HotSpot VM既继承了Sun之前两款商用虚拟机的优点（如前面提到的准确式内存管理），也有许多自己新的技术优势，如它名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术（其实两个VM基本上是同时期的独立产品，HotSpot还稍早一些，HotSpot一开始就是准确式GC，而Exact VM之中也有与HotSpot几乎一样的热点探测。为了Exact VM和HotSpotVM哪个成为Sun主要支持的VM产品，在Sun公司内部还有过争论，HotSpot打败Exact并不能算技术上的胜利），HotSpot VM的热点代码探测能力可以通过执行计数器找出最具有编译价值的代码，然后通知JIT编译器以方法为单位进行编译。如果一个方法被频繁调用，或方法中有效循环次数很多，将会分别触发标准编译和0SR（栈上替换）编译动作。通过编译器与解释器恰当地协同工作，可以在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡，而且无须等待本地代码输出才能执行程序，即时编译的时间压力也相对减小，这样有助于引入更多的代码优化技术，输出质量更高的本地代码。
在2006年的JavaOne大会上，Sun公司宣布最终会把Java开源，并在随后的一年，陆续将JDK的各个部分（其中当然也包括了HotSpot VM）在GPL协议下公开了源码。
……