深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐（第2版）

目　　錄
前言
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　Java虛擬機發(fā)展史 / 9
1.4.1　Sun Classic / Exact VM / 9
1.4.2　Sun HotSpot VM / 11
1.4.3　Sun Mobile-Embedded VM / Meta-Circular VM / 12
1.4.4　BEA JRockit / IBM J9 VM / 13
1.4.5　Azul VM / BEA Liquid VM / 14
1.4.6　Apache Harmony / Google Android Dalvik VM / 14
1.4.7　Microsoft JVM及其他 / 15
1.5　展望Java技術(shù)的未來 / 16
1.5.1　模塊化 / 17
1.5.2　混合語言 / 17
1.5.3　多核并行 / 19
1.5.4　進一步豐富語法 / 20
1.5.5　64位虛擬機 / 21
1.6　實戰(zhàn)：自己編譯JDK / 22
1.6.1　獲取JDK源碼 / 22
1.6.2　系統(tǒng)需求 / 24
1.6.3　構(gòu)建編譯環(huán)境 / 25
1.6.4　進行編譯 / 26
1.6.5　在IDE工具中進行源碼調(diào)試 / 31
1.7　本章小結(jié) / 35
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 / 38
2.1　概述 / 38
2.2　運行時數(shù)據(jù)區(qū)域 / 38
2.2.1　程序計數(shù)器 / 39
2.2.2　Java虛擬機棧 / 39
2.2.3　本地方法棧 / 40
2.2.4　Java堆 / 41
2.2.5　方法區(qū) / 41
2.2.6　運行時常量池 / 42
2.2.7　直接內(nèi)存 / 43
2.3　HotSpot虛擬機對象探秘 / 43
2.3.1　對象的創(chuàng)建  / 44
2.3.2　對象的內(nèi)存布局  / 47
2.3.3　對象的訪問定位  / 48
2.4　實戰(zhàn)：OutOfMemoryError異常 / 50
2.4.1　Java堆溢出 / 51
2.4.2　虛擬機棧和本地方法棧溢出 / 53
2.4.3　方法區(qū)和運行時常量池溢出 / 56
2.4.4　本機直接內(nèi)存溢出 / 59
2.5　本章小結(jié) / 60
第3章　垃圾收集器與內(nèi)存分配策略 / 61
3.1　概述 / 61
3.2　對象已死嗎 / 62
3.2.1　引用計數(shù)算法 / 62
3.2.2　可達性分析算法 / 64
3.2.3　再談引用 / 65
3.2.4　生存還是死亡 / 66
3.2.5　回收方法區(qū) / 68
3.3　垃圾收集算法 / 69
3.3.1　標記-清除算法 / 69
3.3.2　復(fù)制算法 / 70
3.3.3　標記-整理算法 / 71
3.3.4　分代收集算法 / 72
3.4　HotSpot的算法實現(xiàn) / 72
3.4.1　枚舉根節(jié)點 / 72
3.4.2　安全點 / 73
3.4.3　安全區(qū)域 / 74
3.5　垃圾收集器 / 75
3.5.1　Serial收集器 / 76
3.5.2　ParNew收集器 / 77
3.5.3　Parallel Scavenge收集器 / 79
3.5.4　Serial Old收集器 / 80
3.5.5　Parallel Old收集器 / 80
3.5.6　CMS收集器 / 81
3.5.7　G1收集器 / 84
3.5.8　理解GC日志 / 89
3.5.9　垃圾收集器參數(shù)總結(jié) / 90
3.6　內(nèi)存分配與回收策略 / 91
3.6.1　對象優(yōu)先在Eden分配 / 91
3.6.2　大對象直接進入老年代 / 93
3.6.3　長期存活的對象將進入老年代 / 95
3.6.4　動態(tài)對象年齡判定 / 97
3.6.5　空間分配擔保 / 98
3.7　本章小結(jié) / 100
第4章　虛擬機性能監(jiān)控與故障處理工具 / 101
4.1　概述 / 101
4.2　JDK的命令行工具 / 101
4.2.1　jps：虛擬機進程狀況工具 / 104
4.2.2　jstat：虛擬機統(tǒng)計信息監(jiān)視工具 / 105
4.2.3　jinfo：Java配置信息工具 / 106
4.2.4　jmap：Java內(nèi)存映像工具 / 107
4.2.5　jhat：虛擬機堆轉(zhuǎn)儲快照分析工具 / 108
4.2.6　jstack：Java堆棧跟蹤工具 / 109
4.2.7　HSDIS：JIT生成代碼反匯編 / 111
4.3　JDK的可視化工具 / 114
4.3.1　JConsole：Java監(jiān)視與管理控制臺 / 115
4.3.2　VisualVM：多合一故障處理工具 / 122
4.4　本章小結(jié) / 131
第5章　調(diào)優(yōu)案例分析與實戰(zhàn) / 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　集群間同步導致的內(nèi)存溢出 / 135
5.2.3　堆外內(nèi)存導致的溢出錯誤 / 136
5.2.4　外部命令導致系統(tǒng)緩慢 / 137
5.2.5　服務(wù)器JVM進程崩潰 / 138
5.2.6　不恰當數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)導致內(nèi)存占用過大 / 139
5.2.7　由Windows虛擬內(nèi)存導致的長時間停頓 / 141
5.3　實戰(zhàn)：Eclipse運行速度調(diào)優(yōu) / 142
5.3.1　調(diào)優(yōu)前的程序運行狀態(tài) / 142
5.3.2　升級JDK 1.6的性能變化及兼容問題 / 145
5.3.3　編譯時間和類加載時間的優(yōu)化 / 150
5.3.4　調(diào)整內(nèi)存設(shè)置控制垃圾收集頻率 / 153
5.3.5　選擇收集器降低延遲 / 157
5.4　本章小結(jié) / 160
第三部分　虛擬機執(zhí)行子系統(tǒng)
第6章　類文件結(jié)構(gòu) / 162
6.1　概述 / 162
6.2　無關(guān)性的基石 / 162
6.3　Class類文件的結(jié)構(gòu) / 164
6.3.1　魔數(shù)與Class文件的版本 / 166
6.3.2　常量池 / 167
6.3.3　訪問標志 / 173
6.3.4　類索引、父類索引與接口索引集合 / 174
6.3.5　字段表集合 / 175
6.3.6　方法表集合 / 178
6.3.7　屬性表集合 / 180
6.4　字節(jié)碼指令簡介 / 196
6.4.1　字節(jié)碼與數(shù)據(jù)類型 / 197
6.4.2　加載和存儲指令 / 199
6.4.3　運算指令 / 200
6.4.4　類型轉(zhuǎn)換指令 / 202
6.4.5　對象創(chuàng)建與訪問指令 / 203
6.4.6　操作數(shù)棧管理指令 / 203
6.4.7　控制轉(zhuǎn)移指令 / 204
6.4.8　方法調(diào)用和返回指令 / 204
6.4.9　異常處理指令 / 205
6.4.10　同步指令 / 205
6.5　公有設(shè)計和私有實現(xiàn) / 206
6.6　Class文件結(jié)構(gòu)的發(fā)展 / 207
6.7　本章小結(jié) / 208
第7章　虛擬機類加載機制 / 209
7.1　概述 / 209
7.2　類加載的時機 / 210
7.3　類加載的過程 / 214
7.3.1　加載 / 214
7.3.2　驗證 / 216
7.3.3　準備 / 219
7.3.4　解析 / 220
7.3.5　初始化 / 225
7.4　類加載器 / 227
7.4.1　類與類加載器 / 228
7.4.2　雙親委派模型 / 229
7.4.3　破壞雙親委派模型 / 233
7.5　本章小結(jié) / 235
第8章　虛擬機字節(jié)碼執(zhí)行引擎 / 236
8.1　概述 / 236
8.2　運行時棧幀結(jié)構(gòu) / 236
8.2.1　局部變量表 / 238
8.2.2　操作數(shù)棧 / 242
8.2.3　動態(tài)連接 / 243
8.2.4　方法返回地址 / 243
8.2.5　附加信息 / 244
8.3　方法調(diào)用 / 244
8.3.1　解析 / 244
8.3.2　分派 / 246
8.3.3　動態(tài)類型語言支持 / 258
8.4　基于棧的字節(jié)碼解釋執(zhí)行引擎 / 269
8.4.1　解釋執(zhí)行 / 269
8.4.2　基于棧的指令集與基于寄存器的指令集 / 270
8.4.3　基于棧的解釋器執(zhí)行過程 / 272
8.5　本章小結(jié) / 275
第9章　類加載及執(zhí)行子系統(tǒng)的案例與實戰(zhàn) / 276
9.1　概述 / 276
9.2　案例分析 / 276
9.2.1　Tomcat：正統(tǒng)的類加載器架構(gòu) / 276
9.2.2　OSGi：靈活的類加載器架構(gòu) / 279
9.2.3　字節(jié)碼生成技術(shù)與動態(tài)代理的實現(xiàn) / 282
9.2.4　Retrotranslator：跨越JDK版本 / 286
9.3　實戰(zhàn)：自己動手實現(xiàn)遠程執(zhí)行功能 / 289
9.3.1　目標 / 290
9.3.2　思路 / 290
9.3.3　實現(xiàn) / 291
9.3.4　驗證 / 298
9.4　本章小結(jié) / 299
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 / 302
10.1　概述 / 302
10.2　Javac編譯器 / 303
10.2.1　Javac的源碼與調(diào)試 / 303
10.2.2　解析與填充符號表 / 305
10.2.3　注解處理器 / 307
10.2.4　語義分析與字節(jié)碼生成 / 307
10.3　Java語法糖的味道 / 311
10.3.1　泛型與類型擦除 / 311
10.3.2　自動裝箱、拆箱與遍歷循環(huán) / 315
10.3.3　條件編譯 / 317
10.4　實戰(zhàn)：插入式注解處理器 / 318
10.4.1　實戰(zhàn)目標 / 318
10.4.2　代碼實現(xiàn) / 319
10.4.3　運行與測試 / 326
10.4.4　其他應(yīng)用案例 / 327
10.5　本章小結(jié) / 328
第11章　晚期（運行期）優(yōu)化 / 329
11.1　概述 / 329
11.2　HotSpot虛擬機內(nèi)的即時編譯器 / 329
11.2.1　解釋器與編譯器 / 330
11.2.2　編譯對象與觸發(fā)條件 / 332
11.2.3　編譯過程 / 337
11.2.4　查看及分析即時編譯結(jié)果 / 339
11.3　編譯優(yōu)化技術(shù) / 345
11.3.1　優(yōu)化技術(shù)概覽 / 346
11.3.2　公共子表達式消除 / 350
11.3.3　數(shù)組邊界檢查消除 / 351
11.3.4　方法內(nèi)聯(lián) / 352
11.3.5　逃逸分析 / 354
11.4　Java與C/C++的編譯器對比 / 356
11.5　本章小結(jié) / 358
第五部分　高效并發(fā)
第12章　Java內(nèi)存模型與線程 / 360
12.1　概述 / 360
12.2　硬件的效率與一致性 / 361
12.3　Java內(nèi)存模型 / 362
12.3.1　主內(nèi)存與工作內(nèi)存 / 363
12.3.2　內(nèi)存間交互操作 / 364
12.3.3　對于volatile型變量的特殊規(guī)則 / 366
12.3.4　對于long和double型變量的特殊規(guī)則 / 372
12.3.5　原子性、可見性與有序性 / 373
12.3.6　先行發(fā)生原則 / 375
12.4　Java與線程 / 378
12.4.1　線程的實現(xiàn) / 378
12.4.2　Java線程調(diào)度 / 381
12.4.3　狀態(tài)轉(zhuǎn)換 / 383
12.5　本章小結(jié) / 384
第13章　線程安全與鎖優(yōu)化 / 385
13.1　概述 / 385
13.2　線程安全 / 385
13.2.1　Java語言中的線程安全 / 386
13.2.2　線程安全的實現(xiàn)方法 / 390
13.3　鎖優(yōu)化 / 397
13.3.1　自旋鎖與自適應(yīng)自旋 / 398
13.3.2　鎖消除 / 398
13.3.3　鎖粗化 / 400
13.3.4　輕量級鎖 / 400
13.3.5　偏向鎖 / 402
13.4　本章小結(jié) / 403
附　　錄
附錄A　編譯Windows版的OpenJDK / 406
附錄B　虛擬機字節(jié)碼指令表 / 414
附錄C　HotSpot虛擬機主要參數(shù)表 / 420
附錄D　對象查詢語言（OQL）簡介 / 424
附錄E　JDK歷史版本軌跡 / 430