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深入理解Java虚拟机知识图谱

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深入理解Java虚拟机知识图谱

2024-07-25 22:08:35   0  举报

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AI智能生成

深入理解Java虚拟机知识图谱

Java

JVM

后端

虚拟机

模版推荐

作者其他创作

大纲/内容

走进JVM

Java技术体系

展望Java技术的未来

无语言倾向

新一代即时编译器Graal

向Native迈进

灵活的胖子

语言语法的持续增强

实战：自己编译JDK

JVM内存区域与对象解析

基础

JVM体系概览

类加载子系统

运行时数据区

字节码执行引擎

运行时数据区域

程序计数器

Java虚拟机栈

本地方法栈

Java堆

方法区

运行时常量池

直接内存

OutOfMemoryError异常示例

Java堆溢出示例

虚拟机栈和本地方法栈溢出示例

方法区和运行时常量池溢出示例

本机直接内存溢出示例

对象创建过程

基础

对象完整创建过程

类加载检查

内存分配

初始化零值

设置对象头

执行init方法

创建对象流程源码分析

对象的内存布局

对象的内存布局

对象头

实例数据

对齐填充

估算对象大小

对象的访问定位

运行时数据区综合示例

垃圾收集器与内存分配策略

概述

判断对象是否可回收

引用计数算法

可达性分析算法

finalize()对象自救

引用类型

引用类型分类

引用队列

回收方法区

垃圾收集算法

分代收集理论

分代收集理论基础

基于分代收集的堆基本结构

Minor GC与Full GC

标记-清除算法

标记-复制算法

标记-整理算法

Hotspot虚拟机垃圾收集算法实现细节

根节点枚举

安全点

安全区域

记忆集与卡表

写屏障

并发的可达性分析

三色标记

增量更新与原始快照

写屏障

读屏障

总结

经典垃圾收集器

基础

Serial收集器

ParNew收集器

Parallel Scavenge收集器

Serial Old收集器

Parallel Old收集器

CMS收集器

Garbage First收集器

基础

Region

G1垃圾收集思路

收集流程

停顿时间的设置

G1的优缺点

参数设置

G1垃圾收集的类型

G1应用场景与示例

低延迟垃圾收集器

Shenandoah收集器

ZGC收集器

基础

ZGC的Region与内存布局

ZGC并发整理算法实现与染色指针

ZGC垃圾收集流程

ZGC优缺点与问题

ZCG性能

ZGC参数设置

选择合适的垃圾收集器

内存分配与回收策略

对象栈上分配

对象优先在Eden分配

大对象直接进入老年代

长期存活的对象将进入老年代

动态对象年龄判定

老年代空间分配担保机制

内存泄漏与内存溢出

内存泄漏

基础

内存泄漏原因

内存溢出

处理方法

JVM性能监控与故障处理工具

概述

基础故障处理工具

基础工具总结

jps-虚拟机进程状况工具

jstat-虚拟机统计信息监视工具

jinfo-Java配置信息工具

jmap-Java内存映像工具

jstack-Java堆栈跟踪工具

可视化故障处理工具

JHSDB：基于服务代理的调试工具

JConsole：Java监视与管理控制台

VisualVM：多合一故障处理工具

Hotspot虚拟机插件及工具

HSDIS-JIT生成代码反汇编

堆转储文件

基础

获取堆转储文件

虚拟机及垃圾收集器日志

日志收集配置

GC日志分析示例

jstat调优实例

调优案例分析与实战

GC问题处理与调优方法

GC调优原则

GC调优目的

GC调优策略

GC调优步骤

参数设置方式

虚拟机调优案例分析

大内存硬件上的程序部署策略

集群间同步导致的内存溢出

堆外内存导致的内存溢出

外部命令导致系统缓慢

服务器虚拟机进程崩溃

不恰当数据结构导致内存占用过大

由Windows虚拟内存导致的长时间停顿

由安全点导致长时间停顿

电商系统优化JVM参数(ParNew+CMS)

JVM参数总结

内存分配参数

堆内存

栈内存

年轻代内存

方法区内存

行为参数

性能调优参数

调试参数

垃圾收集器参数

类文件结构

平台无关性

Class类文件结构

魔数与主次版本号

常量池

访问标志

类索引，父类索引与接口索引集合

字段表集合

方法表集合

属性表集合

Code属性

Exceptions属性

InnerClasses属性

运行时注解相关属性

字节码指令简介

字节码与数据类型

加载与存储指令

运算指令

类型转换指令

对象创建与访问指令

操作数栈管理指令

控制转移指令

方法调用与返回指令

异常处理指令

同步指令

共有设计，私有实现

虚拟机类加载机制

概述

类加载的时机

类的生命周期

类加载的时机与主动引用

被动引用的示例

类加载的过程

加载

验证

准备

解析

初始化

类加载器

类与类加载器

类加载器分类

双亲委派模型

概述

双亲委派机制源码分析

自定义类加载器

破坏双亲委派模型

打破方式

被破坏实例

Java模块化系统

模块的兼容性

模块化下的类加载器模型

虚拟机字节码执行引擎

概述

运行时栈帧结构

局部变量表

操作数栈

动态链接

方法返回地址

附加信息

方法调用

(静态)解析

分派

静态分派

动态分派

单分派与多分派

虚拟机动态分派的实现

动态类型语言支持

动态类型语言

Java与动态类型

java.lang.invoke包

invokedynamic指令

实战: 掌控方法分派规则

基于栈的字节码解释执行引擎

解释执行

基于栈的指令集与基于寄存器的指令集

基于栈的解释器执行过程

类加载及执行子系统的案例与实战

概述

类加载综合示例

案例分析

Tomcat：正统的类加载器架构

OSGi：灵活的类加载器架构

字节码生成技术与动态代理的实现

Backport工具：Java的时光机

实战：自己动手实现远程执行功能

目标与思路

实现与验证

前端编译与优化

概述

Javac编译器

Javac的源码与调试

解析与填充符号表

词法和语法分析

填充符号表

注解处理器

语义分析与字节码生成

标注检查

数据及控制流分析

解语法糖

字节码生成

Java语法糖的味道

泛型

Java与C#的泛型

泛型的历史背景

类型擦除

值类型与未来的泛型

自动装箱，拆箱与遍历循环

条件编译

实战：插入式注解处理器

实战目标

代码实现

运行与测试

其他应用案例

后端编译与优化

概述

代码执行模式

即时编译器(JIT)

即时编译器实现

解释器与编译器

编译对象与触发条件

热点代码

热点探测

方法调用计数器

回边计数器

编译过程

提前编译器

提前编译的优劣得失

实战：Jaotc的提前编译

编译器优化技术

优化技术概览

方法内联

逃逸分析

公共子表达式消除

数组边界检查消除

实战：深入理解Graal编译器

历史背景

构建编译调试环境

JVMCI编译器接口

代码中间表示

代码优化与生成

Java内存模型与线程实现

概述

硬件的效率与一致性

基础

多CPU架构

架构组成

CPU读取存储器数据过程

多线程存在的问题

缓存一致性问题

指令重排序问题

Java内存模型(JMM)

主内存与工作内存

JMM与JVM模型的联系

JMM与硬件内存架构的关系

内存间交互操作

内存间交互的8个操作

同步规则

可见性原子性与有序性问题

可见性

原子性

有序性

现行发生原则

指令重排序

概述

重排序导致的可见性问题

重排序的规则

as-if-serial语义

解决指令重排序导致的可见性问题

volatile

volatile的语义(用处)

保证可见性

禁止指令重排序优化

volatile无法保证原子性

synchronized和volatile的区别

拓展问题

内存屏障

Java与线程

线程的实现

内核线程的实现

用户线程的实现

混合实现

Java线程的实现

Java线程调度

Java与协程

内核线程的局限性

协程的复苏

Java的解决方案

线程安全与内置锁优化

概述

线程安全

Java语言中的线程安全

不可变

绝对线程安全

相对线程安全

线程兼容

线程对立

线程安全的实现方法

互斥/阻塞同步

非阻塞同步

无同步方案

内置锁优化

自旋锁与自适应自旋

锁消除

锁粗化

轻量级锁

偏向锁

内置锁优化升级过程

锁膨胀后的优化

其他

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