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出版者:清华大学出版社

作者:沃尔什 (Walsh Aaron E.)

出品人:

页数:312

译者:李化

出版时间:2003-11

价格:42.0

装帧:平装

isbn号码:9787302074076

丛书系列:

图书标签:

• J2EE
• Java
• Servlet
• JSP
• EJB
• Web开发
• JavaEE
• 企业级开发
• 编程
• 教程

《深入理解Java虚拟机：类加载、内存模型与并发编程实践》 作者： 张伟，资深软件架构师 出版社： 电子工业出版社 出版日期： 2023年10月 --- 内容简介 在当今软件开发领域，Java语言以其“一次编写，到处运行”的跨平台特性和强大的生态系统，依然占据着核心地位。然而，要真正驾驭Java这门强大的工具，仅仅停留在应用层面的CRUD操作是远远不够的。理解其运行机制的底层原理，是构建高性能、高可靠性系统的基石。 本书《深入理解Java虚拟机：类加载、内存模型与并发编程实践》，旨在为中高级Java开发者提供一本详尽且深入的理论与实践指南，彻底剖析Java虚拟机（JVM）的内部工作机制，并将其与现代并发编程的最佳实践相结合。本书内容涵盖了Java技术栈中最核心、也最容易被误解的几个关键领域，内容组织逻辑清晰，从基础概念到前沿优化策略层层递进。 第一部分：Java内存模型（JMM）与底层同步机制 本部分是全书的理论核心，重点阐述Java内存模型（JMM）的定义、演进及其对并发编程的深远影响。 1. JMM的基石：内存可见性与指令重排序 我们将详细解析JMM如何屏蔽不同硬件架构下缓存一致性的差异，定义出程序中变量的“主内存”与“工作内存”的概念。深入探讨happens-before原则的八大规则，这是理解Java并发编程的法律条款。同时，对编译器和处理器层面的指令重排序（Reordering）进行详尽的剖析，解释为什么在无同步措施的情况下，多线程操作的结果会变得不可预测。 2. 锁的本质：`volatile`与内存屏障 本章聚焦于`volatile`关键字的真正含义。它不仅保证了变量的可见性，更关键的是，它在特定位置插入了内存屏障（Memory Barrier），从而限制了指令的越界移动。我们将结合底层汇编指令（如x86架构下的`LOCK`前缀或`MFENCE`指令），直观展示内存屏障的插入点及其对屏障两侧指令执行顺序的约束作用。 3. Java并发工具的性能解析 不同于简单地介绍`synchronized`和`Lock`接口的使用，本书将深入探究其内部实现： `synchronized`的演进： 从偏向锁（Biased Locking）、轻量级锁（Lightweight Locking）到重量级锁（Heavyweight Locking，即操作系统互斥量）的锁升级过程。我们不仅会展示JVM如何通过`Monitor`结构实现锁的获取和释放，还会分析在锁竞争激烈与锁竞争不激烈场景下的性能差异。 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）： 深入剖析AQS的框架结构，包括其如何利用双向队列和CAS操作实现资源的独占和共享。通过源码解析`ReentrantLock`、`CountDownLatch`、`Semaphore`等AQS派生类的实现细节，理解其在用户态而非内核态实现高效同步的原理。 第二部分：类加载机制的深度探索 类加载是Java程序启动的起点，也是字节码层面的魔术发生之处。本部分将解构JVM如何将`.class`文件转化为内存中的`Class`对象。 1. 双亲委派模型（Parent Delegation Model）与安全 详细阐述类加载的五个过程：加载、验证、准备、解析、初始化。重点分析双亲委派模型的内部工作流程，及其在防止核心API被篡改（如自定义`java.lang.Object`）和实现热部署方面的关键作用。 2. 自定义类加载器（Custom ClassLoaders）的实践 理论结合实践，指导读者如何编写自己的`ClassLoader`。我们将模拟实现一个URLClassLoader或自定义的插件加载器，用以解决应用隔离、热更新等高级需求。同时，会探讨类卸载的复杂性，以及由于类加载器引用链未断裂导致的内存泄漏问题。 3. 字节码操作与运行时增强 类加载过程中的“验证”和“准备”阶段，是字节码被操作的最佳时机。我们将介绍如何使用ASM或Byte Buddy等库，在类被加载到JVM之前，对其字节码进行动态修改，从而实现AOP（面向切面编程）、动态代理增强等高级功能。 第三部分：JVM内存结构与垃圾回收（GC）调优实战 理解内存的分配与回收策略，是性能优化的第一步。 1. 运行时数据区详解 全面梳理JVM的运行时数据区，包括堆（Heap）、栈（Stack）、方法区（Method Area，以及Java 8后向Metaspace的演进）。重点关注堆内存的逻辑划分（新生代、老年代、Eden、Survivor区）及其对象的分配策略（如TLAB）。 2. 垃圾回收算法与收集器 本书不满足于停留在“分代回收”的概念上，而是深入探究主流垃圾收集器的实现细节： 标记-清除、复制、标记-整理： 核心算法的优劣势对比。 CMS（Concurrent Mark Sweep）与G1 (Garbage-First)： 详细解析G1收集器如何引入区域化（Region）概念，实现混合收集和可预测的暂停时间。 ZGC/Shenandoah的低延迟设计： 探讨这些前沿收集器如何通过读屏障和并发重定位，将STW（Stop-The-World）时间压缩到毫秒级，以及它们对应用内存布局的特殊要求。 3. 诊断与性能调优 提供一套系统的JVM性能分析流程： 工具链： 熟练运用`jstat`、`jmap`、`jstack`、VisualVM/JProfiler等工具。 GC日志分析： 如何解读复杂的GC日志，识别Full GC的触发原因（如分配失败、元空间溢出、或CMS并发失败重标记）。 参数调优： 针对不同类型的应用（CPU密集型、I/O密集型），给出推荐的堆大小、新生代比例、以及GC收集器选择的实战建议。 第四部分：异常处理、调试与故障排查 一个成熟的开发者必须能够快速定位生产环境中的疑难杂症。 1. 异常的生命周期与栈跟踪 分析Java异常的捕获、抛出和传播机制，特别是Checked Exception和Unchecked Exception在JVM层面的差异。深入解析线程栈（Thread Stack）的结构，以及如何在Dump文件（如Heap Dump, Thread Dump）中快速定位死锁、CPU空转或长时间阻塞的线程。 2. 深入Thread Dump分析 提供一套系统的Thread Dump分析方法论。如何通过分析`BLOCKED`、`WAITING`、`RUNNABLE`状态的线程，结合`Monitor`信息，快速定位锁竞争点或I/O等待，是本书在故障排查章节的重点内容。 --- 目标读者 本书适合有2年以上Java开发经验，希望从“应用开发者”晋升为“架构师”或“资深工程师”的读者。尤其适合以下人员： 1. 致力于优化复杂系统性能、解决内存泄漏和并发死锁问题的工程师。 2. 希望深入理解JDK底层源码实现机制的技术爱好者。 3. 需要进行生产环境JVM故障快速诊断与调优的运维或SRE工程师。 本书的特点： 理论与实践高度结合： 每一项底层原理的阐述，都配有可运行的代码示例和工具验证。 紧跟JDK新特性： 覆盖Java 11至Java 21 LTS版本中JVM层面的重要增强。 聚焦核心痛点： 大篇幅讲解JMM、并发工具的底层实现，解决“为什么会错”而非“怎么用”的问题。

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