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Understanding Java Virtual Machine ( TOC )

Table Of Contents

References

  • Book《深入理解 Java 虚拟机：JVM 高级特性与最佳实践》
    • 英文书名 : Understanding the Java Virtual Machine - Advanced Features and Best Practices, Third Edition

Part 1 走近 Java

第 1 章 走近 Java

  • 1.1 概述
  • 1.2 Java 技术体系
  • 1.3 Java 发展史
  • 1.4 Java 虚拟机家族
    • 1.4.1 虚拟机始祖 : Sun Classic / Exact VM
    • 1.4.2 武林盟主 : HotSpot VM
    • 1.4.3 小家碧玉 : Mobile / Embedded VM
    • 1.4.4 天下第二 : BEA JRockit / IBM J9 VM
    • 1.4.5 软硬合璧 : BEA Liquid VM / Azul VM
    • 1.4.6 挑战者 : Apache Harmony / Google Android Dalvik VM
    • 1.4.7 没有成功, 但并非失败 : Microsoft JVM 及其他
    • 1.4.8 百家争鸣
  • 1.5 展望 Java 技术的未来
    • 1.5.1 无语言倾向
    • 1.5.2 新一代即时编译器
    • 1.5.3 向 Native 迈进
    • 1.5.4 灵活的胖子
    • 1.5.5 语言语法持续增强
  • 1.6 实战 : 自己编译JDK
    • 1.6.1 获取源码
    • 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

Part 2 自动内存管理

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
    • 2.2.2 Java 虚拟机栈
    • 2.2.3 本地方法栈
    • 2.2.4 Java 堆
    • 2.2.5 方法区
    • 2.2.6 运行时常量池
    • 2.2.7 直接内存
  • 2.3 HotSpot 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
    • 2.4.1 Java 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?
    • 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 分代收集理论
    • 3.3.2 标记-清除算法
    • 3.3.3 标记-复制算法
    • 3.3.4 标记-整理算法
  • 3.4 HotSpot 的算法细节实现
    • 3.4.1 根节点枚举
    • 3.4.2 安全点
    • 3.4.3 安全区域
    • 3.4.4 记忆集与卡表
    • 3.4.5 写屏障
    • 3.4.6 并发的可达性分析
  • 3.5 经典垃圾收集器
    • 3.5.1 Serial 收集器
    • 3.5.2 ParNew 收集器
    • 3.5.3 Parallel Scavenge 收集器
    • 3.5.4 Serial Old 收集器
    • 3.5.5 Parallel Old 收集器
    • 3.5.6 CMS 收集器
    • 3.5.7 Garbage First 收集器
  • 3.6 低延迟垃圾收集器
    • 3.6.1 Shenandoah 收集器
    • 3.6.2 ZGC 收集器
  • 3.7 选择合适的垃圾收集器
    • 3.7.1 Epsilon 收集器
    • 3.7.2 收集器的权衡
    • 3.7.3 虚拟机及垃圾收集器日志
    • 3.7.4 垃圾收集器参数总结
  • 3.8 实战 : 内存分配与回收策略
    • 3.8.1 对象优先在 Eden 分配
    • 3.8.2 大对象直接进入老年代
    • 3.8.3 长期存活的对象将进入老年代
    • 3.8.4 动态对象年龄判定
    • 3.8.5 空间分配担保
  • 3.9 本章小结

第 4 章 虚拟机性能监控、故障处理工具

  • 4.1 概述
  • 4.2 基础故障处理工具
    • 4.2.1 jps : 虚拟机进程状况工具
    • 4.2.2 jstat : 虚拟机统计信息监视工具
    • 4.2.3 jinfo : Java 配置信息工具
    • 4.2.4 jmap : Java 内存映像工具
    • 4.2.5 jhat : 虚拟机堆转储快照分析工具
    • 4.2.6 jstack : Java 堆栈跟踪工具
    • 4.2.7 基础工具总结
  • 4.3 可视化故障处理工具
    • 4.3.1 JHSDB : 基于服务性代理的调试工具
    • 4.3.2 JConsole : Java 监视与管理控制台
    • 4.3.3 VisualVM : 多合-故障处理工具
    • 4.3.4 Java Mission Control : 可持续在线的监控工具
  • 4.4 HotSpot 虛拟机插件及工具
  • 4.5 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 大内存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 服务器虚拟机进程崩溃
    • 5.2.6 不恰当数据结构导致内存占用过大
    • 5.2.7 由 Windows 虛拟内存导致的长时间停顿
    • 5.2.8 由安全点导致长时间停顿
  • 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 版本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

Part 3 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
  • 6.3 Class 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, 私有实现
  • 6.6 Class 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 Java 模块化系统
    • 7.5.1 模块的兼容性
    • 7.5.2 模块化下的类加载器
  • 7.6 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
  • 8.4 动态类型语言支持
    • 8.4.1 动态类型语言
    • 8.4.2 Java 与动态类型
    • 8.4.3 java.lang.invoke 包
    • 8.4.4 invokedynamic 指令
    • 8.4.5 实战 : 掌控方法分派规则
  • 8.5 基于栈的字节码解释执行引擎
    • 8.5.1 解释执行
    • 8.5.2 基于栈的指令集与基于寄存器的指令集
    • 8.5.3 基于栈的解释器执行过程
  • 8.6 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
    • 9.2.1 Tomcat : 正统的类加载器架构
    • 9.2.2 OSGi : 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
    • 9.2.4 Backport 工具 : Java 的时光机器
  • 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

Part 4 程序编译与代码优化

第 10 章 前端编译与优化

  • 10.1 概述
  • 10.2 Javac 编译器
    • 10.2.1 Javac 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
  • 10.3 Java 语法糖的味道
    • 10.3.1 泛型
    • 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 后端编译与优化

  • 11.1 概述
  • 11.2 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 实战 : 查看及分析即时编译结果
  • 11.3 提前编译器
    • 11.3.1 提前编译的优劣得失
    • 11.3.2 实战 : Jaotc 的提前编译
  • 11.4 编译器优化技术
    • 11.4.1 优化技术概览
    • 11.4.2 方法内联
    • 11.4.3 逃逸分析
    • 11.4.4 公共子表达式消除
    • 11.4.5 数组边界检查消除
  • 11.5 实战 : 深入理解 Graal 编译器
    • 11.5.1 历史背景
    • 11.5.2 构建编译调试环境
    • 11.5.3 JVMCI 编译器接口
    • 11.5.4 代码中间表示
    • 11.5.5 代码优化与生成
  • 11.6 本章小结

Part 5 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
  • 12.3 Java 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 针对 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
  • 12.4 Java 与线程
    • 12.4.1 线程的实现
    • 12.4.2 Java 线程调度
    • 12.4.3 状态转换
  • 12.5 Java 与协程
    • 12.5.1 内核线程的局限
    • 12.5.2 协程的复苏
    • 12.5.3 Java 的解决方案
  • 12.6 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
    • 13.2.1 Java 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 : 在 Windows 系统下编译 OpenJDK 6
  • 附录 B : 展望 Java 技术的未来 ( 2013 年版 )
  • 附录 C : 虚拟机字节码指令表
  • 附录 D : 对象查询语言 ( OQL ) 简介
  • 附录 E : JDK 历史版本轨迹