內 容 簡 介本書細致分析了Java虛擬機開發(fā)的基本知識，為讀者權衡出優(yōu)化、高效和安全的最優(yōu)方案。本書內容新穎、知識全面、講解詳細，全書共17章，第1章講解一起走進Java世界的基本知識；第2章講解JDK編譯測試的基礎知識；第3章講解安全性考慮的核心知識；第4章講解通過網(wǎng)絡實現(xiàn)移動性的知識；第5章淺談Java虛擬機內部機制的基礎知識；第6章深入分析class文件的核心知識；第7章詳細講解棧和局部變量操作的知識；第8章深入詳解內存異常和垃圾處理的基本知識；第9章講解高效手段之性能監(jiān)控工具和優(yōu)化部署的核心知識；第10章講解JVM參數(shù)分析和調優(yōu)實戰(zhàn)的知識；第11章講解虛擬機類加載機制的基本知識；第12章講解研究高效之魂；第13章講解類加載器和執(zhí)行子系統(tǒng)的基本知識；第14章講解編譯優(yōu)化的基本知識；第15章講解運行期優(yōu)化的基本知識；第16章講解內存模型和線程的基本知識；第17章講解如何將安全和優(yōu)化合二為一。全書內容循序漸進，并且逐一做到了深入剖析。本書適合Java各個級別的程序員、研發(fā)人員及在職程序員，也可以作為相關培訓學校和大專院校相關專業(yè)的教學用書。前 言
自從Java語言自誕生以來，經(jīng)過十多年的發(fā)展和應用，已經(jīng)成為當今最流行的編程語言之一。根據(jù)某權威編程語言排行榜顯示，它始終居于第一位。現(xiàn)在全球已有超過15億部手機和手持設備應用Java技術。同時，Java技術因其跨平臺特性和良好的可移植性，成為廣大軟件開發(fā)技術人員的摯愛，是全球程序員的首選開發(fā)平臺之一。
日益成熟的Java語言編程技術現(xiàn)在已無處不在，使用該編程技術可以進行桌面程序應用、Web應用、分布式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)，并且在信息技術等各個領域得到廣泛應用。
本書全面介紹了Java虛擬機技術的核心知識，全書內容深入并詳解，作者用通俗的語言將大師級的知識展現(xiàn)在讀者的眼前。
本書的內容
通過本書的內容，細致分析了Java虛擬機開發(fā)的基本知識，和讀者們一起權衡出優(yōu)化、高效和安全的最優(yōu)方案。本書內容新穎、知識全面、講解詳細，全書分為17章，第1章講解一起走進Java世界的基本知識；第2章講解JDK編譯測試的基礎知識；第3章講解安全性考慮的核心知識；第4章講解通過網(wǎng)絡實現(xiàn)移動性的知識；第5章淺談Java虛擬機內部機制的基礎知識；第6章深入分析class文件的核心知識；第7章詳細講解棧和局部變量操作的知識；第8章深入詳解內存異常和垃圾處理的基本知識；第9章講解高效手段之性能監(jiān)控工具和優(yōu)化部署的核心知識；第10章講解JVM參數(shù)分析和調優(yōu)實戰(zhàn)的知識；第11章講解虛擬機類加載機制的基本知識；第12章講解研究高效之魂；第13章講解類加載器和執(zhí)行子系統(tǒng)的基本知識；第14章講解編譯優(yōu)化的基本知識；第15章講解運行期優(yōu)化的基本知識；第16章講解內存模型和線程的基本知識；第17章講解如何將安全和優(yōu)化合二為一。全書內容循序漸進，并且逐一做到了深入剖析。
本書特色
本書內容相當豐富，實例內容覆蓋全面，滿足Java程序員成長道路上的方方面面。我們的目標是通過一本圖書，提供多本圖書的價值，讀者可以根據(jù)自己的需要有選擇地閱讀，以完善本人的知識和技能結構。在內容的編寫上，本書具有以下特色。
(1) 專家寫作，內容專業(yè)而深入
本書是國內一線著名的Java專家級作者的力作。為了本書確保廣度和深度，本書并沒有將大量篇幅用在規(guī)范和基本語法上，而是專注于各個基本知識的具體細節(jié)，盡量涉及了每個知識中最為重要的內容，并且討論了相關的高級用法技術。
本書既是介紹性書籍，又是深入研究技術性書籍。本書實現(xiàn)了高級技術與介紹性知識并重的效果，為了達到這一目標，筆者做過大量研究。比如，參與論壇討論，開發(fā)大量的實際項目，參加學術會議和研討會，同時跟制定Java規(guī)范的專家組進行溝通，同全世界頂級專家進行合作。
(2) 結構合理
從用戶的實際需要出發(fā)，科學安排知識結構，內容由淺入深，敘述清楚，具有很強的知識性和實用性，反映了Java虛擬機的核心知識。同時全書精心篩選的最具代表性、讀者最關心典型知識點，幾乎包括虛擬機技術的各個方面。
(3) 易學易懂
本書條理清晰、語言簡潔，可幫助讀者快速掌握每個知識點；每個部分既相互連貫又自成體系，使讀者既可以按照本書編排的章節(jié)順序進行學習，也可以根據(jù)自己的需求對某一章節(jié)進行針對性的學習。
(4) 由淺入深
本書從Java語言的發(fā)展、開發(fā)環(huán)境及基本語法知識入手，逐步介紹了JDK編譯測試、安全性、移動性、虛擬機的內部機制、class文件、棧和局部變量操作、內存異常、垃圾處理、性能監(jiān)控工具和優(yōu)化部署、類的加載機制、類加載器和執(zhí)行子系統(tǒng)、編譯優(yōu)化等知識。保證讓讀者在沒有編程基礎的情況下，也能夠很快掌握Java虛擬機的各種技術。
(5) 實用性強
本書徹底摒棄枯燥的理論和簡單的操作，注重實用性和可操作性，詳細講解了各個部分的源碼知識，使用戶掌握相關的操作技能的同時，還能學習到相應的基礎知識。
讀者對象
初學編程的自學者 編程愛好者
大中專院校的老師和學生 相關培訓機構的老師和學員
畢業(yè)設計的學生 初中級程序開發(fā)人員
程序測試及維護人員 參加實習的初級級程序員
在職程序員 資深程序員
本團隊在編寫編寫過程中，得到了清華大學出版社工作人員的大力支持。但是本團隊水平畢竟有限，如有紕漏和不盡如人意之處在所難免，誠請讀者提出意見或建議，以便修訂并使之更臻完善。另外，為了方便讀者學習，我們特開通了技術支持QQ群，群號為75593028，歡迎讀者加入本群。
編 者目 錄
第1章 一起走進Java世界 1
1.1 Java的優(yōu)勢 2
1.1.1 排名第一的編程語言 2
1.1.2 提供給我們美好的就業(yè)前景 2
1.2 學習Java需要了解的那些事 3
1.2.1 品Java語言的發(fā)展歷史 3
1.2.2 Java的特點 4
1.3 剖析Java的運行機制 5
1.3.1 高級語言的運行機制 5
1.3.2 Java的運行機制 5
1.3.3 Java虛擬機——JVM 7
1.3.4 獨特的垃圾回收機制 8
1.4 剖析Java語言體系 9
1.4.1 Java程序員的6個級別 9
1.4.2 分析Java體系的構成 11
1.5 Java虛擬機家族 12
1.5.1 虛擬機的用途 12
1.5.2 理解Java虛擬機 12
1.5.3 Java虛擬機的數(shù)據(jù)類型 13
1.5.4 Java虛擬機體系結構 14
1.5.5 探索Java虛擬機家族成員的
發(fā)展史 16
1.6 Java的最大優(yōu)勢——平臺無關性 19
1.6.1 平臺無關性的好處 21
1.6.2 Java對平臺無關性的支持 22
1.6.3 分析影響Java平臺無關性的
因素 24
1.6.4 實現(xiàn)平臺無關性的策略 27
第2章 JDK編譯測試 29
2.1 為什么要編譯JDK 30
2.2 在Windows平臺編譯JDK 30
2.2.1 為什么選擇OpenJDK 30
2.2.2 獲取JDK源碼 30
2.2.3 系統(tǒng)需求 31
2.2.4 構建編譯環(huán)境 32
2.2.5 準備依賴項 43
2.2.6 開始編譯 45
2.3 在Linux平臺編譯JDK 47
第3章 安全性的考慮 53
3.1 為什么需要安全性 54
3.2 沙箱模型的4種組件 55
3.2.1 沙箱模型介紹 55
3.2.2 類加載體系結構 55
3.2.3 class文件檢驗器 60
3.2.4 內置于Java虛擬機(及語言)的
安全特性 64
3.2.5 安全管理器和Java API 66
3.3 淺談安全管理器的必要性 68
3.3.1 公正評論安全管理器優(yōu)點
和弱點 68
3.3.2 方法check 69
3.4 代碼簽名和認證 71
3.4.1 代碼簽名和密鑰 71
3.4.2 代碼簽名示例 73
3.5 策略機制和保護域 75
3.5.1 分析Java的策略機制 76
3.5.2 分析策略文件 77
3.5.3 保護域 79
3.6 訪問控制器 79
3.6.1 implies()方法 80
3.6.2 棧檢查演示實例 82
第4章 通過網(wǎng)絡實現(xiàn)移動性 85
4.1 為什么需要網(wǎng)絡移動性 86
4.2 網(wǎng)絡對軟件的影響 87
4.2.1 什么是網(wǎng)絡 87
4.2.2 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷史 88
4.2.3 網(wǎng)絡應用形成了一種新的
軟件模式 88
4.3 Java體系對網(wǎng)絡的支持 90
4.3.1 對網(wǎng)絡安全的支持 90
4.3.2 網(wǎng)絡移動性 95
4.4 applet演示 97
4.5 JINI服務對象 98
4.5.1 Java推出JINI的背景 98
4.5.2 什么是JINI 99
4.5.3 為什么需要JINI 100
4.5.4 JINI的工作過程 101
4.5.5 服務對象的優(yōu)點 104
4.5.6 JINI技術的運作 106
4.5.7 如何啟動JINI 107
第5章 淺談Java虛擬機的內部機制 111
5.1 什么是虛擬機 112
5.1.1 JVM 簡介 112
5.1.2 JVM的組成部分 112
5.2 Java虛擬機的生命周期 113
5.3 Java虛擬機的體系結構 114
5.3.1 數(shù)據(jù)類型 117
5.3.2 “字” 119
5.3.3 類裝載器子系統(tǒng) 119
5.3.4 方法區(qū) 121
5.3.5 堆 125
5.3.6 程序計數(shù)器 130
5.3.7 Java棧 130
5.3.8 棧幀 130
5.3.9 本地方法棧 134
5.3.10 執(zhí)行引擎 135
5.3.11 本地方法接口 143
5.4 Java對象池技術的原理及其實現(xiàn) 144
5.4.1 對象池技術的基本原理 145
5.4.2 通用對象池的實現(xiàn) 146
5.4.3 專用對象池的實現(xiàn) 148
第6章 詳解Class文件 149
6.1 Class介紹 150
6.2 Java Class文件的格式 151
6.3 常量池的具體結構 155
6.4 特殊字符串 162
6.4.1 全限定名 162
6.4.2 簡單名稱 162
6.4.3 描述符 162
6.5 常量池 163
6.5.1 OCNSTANT_Utf8_info表 163
6.5.2 CONSTANT_Integer_info表 165
6.5.3 CONSTANT_Float_info表 165
6.5.4 CONSTANT_Long_info表 165
6.5.5 CONSTANT_Double_info表 166
6.5.6 CONSTANT_Class_info表 166
6.5.7 CONSTANT_String_info表 167
6.5.8 CONSTANT_Fieldref_info表 167
6.5.9 CONSTANT_Methodref_info表 168
6.5.10 CONSTANT_InterfaceMethodref_
info表 168
6.5.11 CONSTANT_NameAndType_
info表 169
6.6 字段 169
6.7 方法 170
6.8 屬性 171
6.8.1 屬性格式 171
6.8.2 Code屬性 172
6.8.3 ConstantValue屬性 173
6.8.4 Deprecated屬性 173
6.8.5 Exception屬性 173
6.8.6 InnerClasses屬性 174
6.9 JVM加載Class文件的原理 174
6.9.1 Java中的類文件 174
6.9.2 JVM加載Class文件 176
第7章 棧和局部變量操作 179
7.1 類型裝載、連接和初始化 180
7.1.1 裝載 181
7.1.2 驗證 182
7.1.3 準備 184
7.1.4 解析 184
7.1.5 初始化 184
7.2 對象的生命周期 185
7.3 卸載類型 189
7.3.1 卸載類型基礎 189
7.3.2 unreachable狀態(tài)的作用 189
7.3.3 類型更新 193
7.4 常量入棧操作 195
第8章 內存異常和垃圾處理 205
8.1 Java的內存分配管理 206
8.1.1 內存分配中的棧和堆 206
8.1.2 堆和棧的合作 209
8.2 運行時的數(shù)據(jù)區(qū)域 213
8.2.1 程序計數(shù)器(Program
Counter Register) 213
8.2.2 Java的虛擬機棧VM Stack 214
8.2.3 本地方法棧Native Method
Stack 215
8.2.4 Java堆 Java Heap 215
8.2.5 方法區(qū) Method Area 216
8.2.6 運行時常量池 Runtime
Constant Pool 217
8.2.7 直接內存(Direct Memory) 217
8.3 對象訪問 218
8.3.1 對象訪問基礎 218
8.3.2 具體測試 220
8.4 內存泄露 227
8.4.1 內存泄露的分類 227
8.4.2 內存泄露的定義 227
8.4.3 內存泄露的常見問題
和后果 228
8.4.4 檢測內存泄露 229
8.5 垃圾收集初探 230
8.5.1 何謂垃圾收集 230
8.5.2 常見的垃圾收集策略 230
8.5.3 JVM的垃圾收集策略 232
8.6 對象的生死 233
8.6.1 引用計數(shù)算法(Reference
Counting) 234
8.6.2 根搜索算法 235
8.6.3 再談引用 236
8.6.4 生存還是死亡 236
8.6.5 回收方法區(qū) 238
8.7 垃圾收集算法 239
8.7.1 標記-清除算法 239
8.7.2 復制算法 240
8.7.3 標記-整理算法 241
8.7.4 分代收集算法 241
8.8 垃圾收集器 242
8.8.1 Serial收集器 243
8.8.2 ParNew收集器 243
8.8.3 Parallel Scavenge收集器 244
8.8.4 Serial Old收集器 245
8.8.5 Parallel Old收集器 245
8.8.6 CMS收集器 246
8.8.7 G1收集器 247
8.8.8 垃圾收集器參數(shù)總結 248
8.9 內存分配與回收策略 249
8.9.1 對象優(yōu)先在Eden分配 249
8.9.2 大對象直接進入老年代 251
8.9.3 長期存活的對象將進入
老年代 252
8.9.4 動態(tài)對象年齡判定 253
8.9.5 空間分配擔保 254
第9章 高效手段之性能監(jiān)控工具
和優(yōu)化部署 257
9.1 JDK的命令行工具 258
9.1.1 jps：虛擬機進程狀況工具 260
9.1.2 jstat：虛擬機統(tǒng)計信息監(jiān)視
工具 261
9.1.3 jinfo：Java配置信息工具 266
9.1.4 jmap：Java內存映像工具 266
9.1.5 jhat：虛擬機堆轉儲快照
分析工具 267
9.1.6 jstack：Java堆棧跟蹤工具 268
9.2 JDK的可視化工具 269
9.2.1 JConsole：Java監(jiān)視與管理
控制臺 269
9.2.2 VisuaIVM：多合一故障
處理工具 275
第10章 JVM參數(shù)分析和調優(yōu)實戰(zhàn) 279
10.1 捕魚工具選擇——JVM參數(shù) 280
10.1.1 通用的JVM參數(shù) 280
10.1.2 串行收集器參數(shù) 282
10.1.3 并行收集器參數(shù) 282
10.1.4 并發(fā)收集器參數(shù) 283
10.2 測試調優(yōu) 284
10.2.1 測試環(huán)境準備 284
10.2.2 錄制測試腳本 285
10.2.3 定義測試場景 285
10.2.4 執(zhí)行初步性能測試 286
10.2.5 選擇調優(yōu)方案 286
10.2.6 調優(yōu)后JVM監(jiān)控圖 288
10.2.7 測試結果分析 292
10.3 性能問題舉例 292
10.3.1 查看監(jiān)控結果 292
10.3.2 原因分析 295
10.4 調優(yōu)案例分析 296
10.4.1 高性能硬件上的程序部署
策略 296
10.4.2 堆外內存導致的溢出錯誤 298
10.4.3 外部命令導致系統(tǒng)緩慢 299
10.4.4 服務器JVM進程崩潰 299
10.5 Eclipse調優(yōu) 300
10.5.1 Eclipse快捷鍵 300
10.5.2 啟動運行速度調優(yōu) 302
10.5.3 調優(yōu)前的程序運行狀態(tài) 303
第11章 虛擬機類的加載機制 307
11.1 虛擬機類的加載 308
11.2 類的加載過程 311
11.2.1 加載 311
11.2.2 驗證 312
11.2.3 準備 315
11.2.4 解析 315
11.2.5 初始化 318
11.3 類加載器 321
11.3.1 類加載器的基礎知識 321
11.3.2 JVM啟動時的三個類
加載器 327
11.3.3 雙親委派模型 334
11.3.4 破壞雙親委派模型 335
11.3.5 開發(fā)自己的類加載器 337
11.3.6 類加載器與Web容器 339
11.3.7 類加載器與OSGi 339
第12章 研究高效之魂 341
12.1 虛擬機的字節(jié)碼 342
12.2 棧幀的結構 343
12.2.1 什么是棧幀 344
12.2.2 局部變量表 345
12.2.3 操作數(shù)棧 348
12.2.4 動態(tài)連接 349
12.2.5 方法返回地址 349
12.2.6 附加信息 350
12.3 方法調用 350
12.3.1 方法調用的背景 350
12.3.2 解析 352
12.3.3 分派 353
12.4 基于棧的字節(jié)碼解釋執(zhí)行引擎 360
12.4.1 解釋執(zhí)行 360
12.4.2 基于棧的指令集與基于
寄存器的指令集 361
12.4.3 基于棧的解釋器執(zhí)行過程 362
第13章 類加載器和執(zhí)行子系統(tǒng) 365
13.1 分析Tomcat類加載器的架構 366
13.1.1 Tomcat目錄結構 366
13.1.2 定義公共類加載器 368
13.1.3 初始化catalina守護程序 369
13.1.4 Tomcat內部初始化
類加載器 370
13.2 OSGi的類加載器架構 375
13.3 字節(jié)碼生成技術 377
13.4 動態(tài)代理 378
13.4.1 代理模式 378
13.4.2 相關的類和接口 379
13.4.3 代理機制及其特點 380
13.4.4 應用動態(tài)代理 382
第14章 編譯優(yōu)化 393
14.1 Java的編譯過程 394
14.2 Java編譯優(yōu)化簡介 395
14.3 Javac編譯器 397
14.3.1 Javac命令詳解 397
14.3.2 Javac源碼與調試 400
14.3.3 解析與填充符號表 401
14.3.4 注解處理器 402
14.3.5 語義分析與字節(jié)碼生成 402
14.3.6 Javac編譯實例 405
14.3.7 Javac 的源碼與調試 406
14.4 Java語法糖的味道 407
14.4.1 泛型與類型擦除 407
14.4.2 自動裝箱、拆箱與遍歷
循環(huán) 410
14.4.3 條件編譯 411
14.5 插入式注解處理器 413
14.5.1 插入式注解處理API
基礎 413
14.5.2 實戰(zhàn) 416
第15章 運行期優(yōu)化 423
15.1 運行期優(yōu)化簡介 424
15.2 HotSpot虛擬機內的即時編譯器 424
15.2.1 HotSpot虛擬機的背景 424
15.2.2 解釋器與編譯器 427
15.2.3 編譯對象與觸發(fā)條件 428
15.2.4 編譯過程 430
15.2.5 查看與分析即時編譯結果 431
15.3 編譯優(yōu)化技術 433
15.3.1 優(yōu)化技術概覽 433
15.3.2 公共子表達式消除 436
15.3.3 數(shù)組邊界檢查消除 437
15.3.4 方法內聯(lián) 437
15.3.5 逃逸分析 439
15.4 Java與C/C++的編譯器對比 440
第16章 內存模型和線程 443
16.1 Java的多線程 444
16.2 硬件的效率與一致性 445
16.3 Java內存模型 446
16.3.1 Java內存模型概述 446
16.3.2 主內存與工作內存 449
16.3.3 內存間交互操作 449
16.3.4 volatile型變量 451
16.3.5 long和double型變量 457
16.3.6 原子性、可見性與有序性 458
16.3.7 先行發(fā)生原則 459
16.4 線程 460
16.4.1 線程的實現(xiàn) 460
16.4.2 線程調度 462
16.4.3 線程狀態(tài)間的轉換 463
第17章 安全和優(yōu)化合二為一 469
17.1 線程安全 470
17.1.1 Java中的線程安全 470
17.1.2 線程安全的實現(xiàn)方法 473
17.1.3 無狀態(tài)類 478
17.2 鎖優(yōu)化 480
17.2.1 自旋鎖與自適應自旋 480
17.2.2 鎖消除 481
17.2.3 鎖膨脹 482
17.2.4 輕量級鎖 482
17.2.5 偏向鎖 484
