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页数:247

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出版时间:2008-10

价格:25.00元

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isbn号码:9787308062800

丛书系列:

图书标签:

• Java
• 编程
• 教程
• 案例
• 入门
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• 软件工程
• 计算机科学
• 学习
• 实践

《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》 内容梗概： 本书并非一本面向初学者的Java入门指南，也非仅仅停留在语法层面的案例堆砌。它旨在深入剖析Java虚拟机（JVM）的运作机制，带领读者穿越JVM的“黑箱”，理解Java程序从编译到运行的每一个环节，揭示Java语言背后强大的runtime支持。全书聚焦于JVM的高级特性、核心组件以及在实际开发中如何运用这些知识来优化性能、解决棘手问题，并构建健壮、高效的Java应用。 核心内容详解： 第一部分：Java内存模型与垃圾回收 Java内存模型（JMM）： 内存区域划分： 详细阐述JVM运行时数据区，包括程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、方法区（元空间）和堆。针对每个区域的特性、作用、生命周期以及可能出现的内存溢出（OOM）场景进行深入分析。例如，在讲解堆时，会区分新生代（Eden、Survivor From、Survivor To）、老年代以及元空间（PermGen/Metaspace）的特点，并说明对象在这些区域的分配和晋升过程。 线程安全与原子性、可见性、有序性： 深入探讨JMM如何定义Java线程间通信的规则，以及“happens-before”原则在保证并发编程正确性中的核心作用。通过大量图示和代码示例，解析volatile关键字、synchronized关键字、Lock接口以及java.util.concurrent包中的原子类等如何解决内存可见性和原子性问题。会详细讲解指令重排序对并发程序的影响，以及如何通过内存屏障来规避潜在的风险。 内存模型在实际中的应用： 结合实际开发场景，例如多线程下的缓存一致性问题、线程池的正确使用、并发集合类的选择等，讲解JMM如何指导开发者编写线程安全的并发代码。 垃圾回收（GC）机制： 垃圾对象的判定： 详细讲解可达性分析算法（GC Roots根搜索算法）和引用计数算法。重点分析GC Roots的多种来源，如虚拟机栈中的局部变量、本地方法栈中的变量、方法区中类静态变量、常量等，并说明每种GC Roots的判断逻辑。 垃圾收集算法： 深入讲解标记-清除（Mark-Sweep）、标记-整理（Mark-Compact）、复制（Copying）等经典垃圾收集算法的原理、优缺点以及适用场景。会详细分析复制算法在新生代中的应用，讲解Eden区和Survivor区的比例设置如何影响GC的效率。 垃圾收集器： 全面介绍Serial、ParNew、Parallel Scavenge、Serial Old、Parallel Old、CMS、G1、ZGC、Shenandoah等主流垃圾收集器的演进历程、工作原理、各自的垃圾回收策略、吞吐量与并发性之间的权衡。会详细分析G1收集器如何通过区域划分和 Mixed GC 来平衡STW（Stop-The-World）时间和吞吐量，以及ZGC和Shenandoah如何实现低延迟的并发垃圾回收。 GC调优实践： 提供一套系统性的GC调优方法论，包括如何通过GC日志分析来诊断GC问题（如Young GC过于频繁、Full GC耗时过长等），如何选择合适的垃圾收集器，如何调整堆大小、新生代与老年代比例、Metaspace大小等参数，以及如何针对具体业务场景进行优化。会给出具体的GC参数配置建议和实战案例。 第二部分：JVM的类加载机制与字节码执行 类加载机制： 生命周期： 详细阐述Java类从加载到卸载的完整生命周期，包括加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载。重点分析初始化阶段，讲解静态变量的初始化顺序，以及静态代码块的作用。 类加载器： 深入讲解JVM的类加载器层级结构，包括根类加载器（Bootstrap ClassLoader）、扩展类加载器（Extension ClassLoader）和应用程序类加载器（AppClassLoader）。重点解析“双亲委派模型”的工作原理，以及它在防止重复加载、维护安全性和保证类一致性方面的作用。会分析如何自定义类加载器，并探讨类加载器的委派机制在热部署、插件化开发等场景下的应用。 自定义类加载器与沙箱安全： 讲解自定义类加载器的实现方式，以及它在实现各种框架（如Tomcat的Web应用隔离、OSGi插件化）中的作用。深入分析自定义类加载器可能带来的安全问题，以及JVM的沙箱安全机制如何限制类加载器的行为。 字节码生成与执行： Java代码到字节码： 讲解Java源代码如何通过编译器（javac）转换成JVM能够理解的字节码（.class文件）。会分析字节码的结构，包括魔数、版本号、常量池、访问标志、字段表、方法表等。 字节码指令集： 详细介绍JVM的字节码指令集，包括加载和存储指令、算术指令、对象操作指令、方法调用指令、跳转指令、异常处理指令等。通过反编译工具（如javap）展示Java代码对应的字节码，并解释每一条指令的作用，从而理解Java代码在JVM中的具体执行过程。 即时编译器（JIT）： 深入解析JVM的即时编译器（JIT）的原理，包括C1（Client）和C2（Server）编译器的区别，以及它们如何通过热点探测（HotSpot Detection）和编译优化（如内联、逃逸分析、循环展开等）来提升Java程序的运行性能。会重点分析逃逸分析的应用，讲解它如何实现栈上分配、锁消除等优化。 字节码增强（ASM/ByteBuddy）： 讲解字节码增强技术，包括ASM、ByteBuddy等框架的使用，以及如何通过字节码操作在运行时动态修改类的行为，实现AOP（面向切面编程）、性能监控、代码插桩等高级功能。 第三部分：JVM性能调优与故障诊断 JVM性能瓶颈分析： CPU、内存、IO的瓶颈判断： 结合实际案例，讲解如何通过操作系统工具（如top、htop、vmstat）、JDK自带工具（如jps、jstat、jcmd、jstack、jmap）以及第三方性能监控工具（如Arthas、SkyWalking、Prometheus+Grafana）来定位Java应用的性能瓶颈。 内存泄漏与内存溢出： 深入分析内存泄漏的常见原因，如静态集合类持有对象、监听器未移除、线程结束前未关闭资源等，并讲解如何使用内存分析工具（如MAT、YourKit）来定位和解决内存泄漏问题。详细讲解不同类型的OOM（java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space, GC overhead limit exceeded, PermGen space, Metaspace, Unable to create new native thread等）的成因及排查方法。 JVM故障诊断： 线程dump分析： 讲解如何生成线程Dump（jstack），并详细解析线程Dump中的信息，包括线程状态（RUNNABLE, BLOCKED, WAITING, TIMED_WAITING等）、锁信息、堆栈信息，以诊断死锁、线程阻塞、CPU占用过高（线程死循环）等问题。 堆Dump分析： 讲解如何生成堆Dump（jmap），并详细解析堆Dump信息，包括对象数量、对象大小、对象引用关系，以分析内存占用高的原因、查找大对象、定位内存泄漏。 GC日志分析： 深入讲解如何开启和解读GC日志，以及通过GC日志来评估GC的效率、识别GC的瓶颈，并指导GC参数的调整。 JVM参数配置： 提供一套完善的JVM参数配置指导，涵盖堆大小（-Xms, -Xmx）、新生代大小（-Xmn）、GC收集器选择、Metaspace大小、锁相关参数等，并解释每个参数的作用及如何根据实际情况进行调整。 本书特点： 深度与广度兼备： 不仅讲解JVM的基本概念，更深入剖析其内部机制和高级特性，覆盖了从内存模型到垃圾回收，从类加载到字节码执行，以及性能调优和故障诊断的方方面面。 理论与实践结合： 理论阐述清晰，并辅以大量的代码示例、图示以及实际案例分析，帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。 注重底层原理： 强调对JVM工作原理的深入理解，而非仅仅停留在API的使用层面，有助于读者建立对Java生态的宏观认识。 面向高级开发者： 适合有一定Java基础，希望深入了解JVM、提升Java应用性能、解决复杂问题的开发者阅读。 适用人群： 有一定Java开发经验，希望提升技术深度和解决复杂性能问题的中高级Java开发工程师。 对Java虚拟机内部机制、内存管理、垃圾回收、类加载机制等有深入研究兴趣的技术爱好者。 从事系统调优、性能工程、架构设计等工作的专业人士。 需要理解和排查Java应用性能瓶颈和故障的运维工程师。 通过阅读本书，您将能够： 深刻理解Java内存模型，写出更健壮的并发程序。 掌握垃圾回收的各种算法和收集器，并能进行有效的GC调优。 深入了解Java类加载机制，理解类加载器的作用和自定义类加载器的原理。 洞悉Java字节码的生成和执行过程，理解JIT编译器的优化策略。 掌握JVM性能瓶颈的诊断方法，能够快速定位和解决Java应用的性能问题。 熟练运用各种JVM工具进行故障诊断和问题排查。 提升Java应用的运行效率和稳定性，构建更具竞争力的软件产品。 本书旨在帮助您成为一名真正理解Java“心脏”的开发者，从根本上提升您在Java开发领域的功力。

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我必须赞扬作者在代码注释和错误处理方面的详尽程度。在很多技术书籍中，代码块往往是光秃秃的，需要读者自己去反复调试才能明白某一行是干什么用的。然而，在这本《Java语言案例教程》中，几乎每一段关键代码都有精炼但信息量十足的注释，解释了“为什么”要这么写，而不仅仅是“写了什么”。更让我感动的是，书中主动模拟了常见的运行错误和编译异常，并给出了明确的错误信息分析和修复步骤。这种“预先犯错并指导你纠正”的做法，极大地减少了初学者在遇到 Bug 时的挫败感，教会了我们如何像一个真正的开发者那样去排查问题，而不是一遇到红色的错误提示就束手无策。这种对学习过程的同理心，让这本书显得尤为亲切和实用。

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我对这本书的实践性给予极高的评价，它完全颠覆了我对“理论先行”教材的刻板印象。书里那些案例的选取，简直就像是直接从真实的工业项目中抽离出来的，而不是为了凑页数而编造的玩具代码。我尤其欣赏作者在每一个大章节后面设置的“项目实战演练”环节，它们不是简单的代码展示，而是引导你去思考如何在实际场景中应用刚刚学到的知识点。我跟着书上的一个小型电商后台系统的案例敲了一遍，从数据库连接到业务逻辑处理，每一步都有详细的注释和思路分析，让我这个初学者也能体会到“搭积木”搭建出一个完整应用的感觉。这种“边学边做，即学即用”的模式，极大地提升了我的学习兴趣和内化知识的速度，而不是停留在死记硬背API的阶段，这才是真正有价值的教程。

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这本书的叙事逻辑和知识点推进的节奏感把握得非常到位，读起来完全没有那种生硬的、知识点硬塞的感觉。作者显然对初学者的认知曲线有深入的研究，它不会上来就抛出让你望而生畏的底层细节，而是从最基础的语法结构开始，循序渐进地引入面向对象的设计思想。每当引入一个新的复杂概念时，比如接口和抽象类的区别，它总会先通过一个简单的比喻或者生活中的例子来铺垫，等读者建立起直观感受后，再给出标准的专业定义和代码实现。这种“慢热”但极其稳固的教学方法，让我感觉自己不是在啃一本教材，而是在听一位经验丰富的前辈循循善诱。即便是那些我自认为已经掌握的知识点，再经过作者的重新组织和阐述后，我也能发现自己之前理解上的细微偏差，真是受益匪浅。

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这本书的排版和设计简直让人眼前一亮，那种清爽、现代的风格，真的很少在技术书籍中见到。内页的留白处理得恰到好处，让人在阅读那些复杂的代码和理论时，眼睛不会那么容易疲劳。而且，我注意到书中对一些核心概念的图示运用得非常巧妙，不像有些教材那样只是干巴巴的文字堆砌，而是用图形化的方式把抽象的东西具象化了。比如，讲到多线程并发控制那里，那个流程图的绘制简直是教科书级别的，我之前在其他地方看了好几遍都没太明白的阻塞和唤醒机制，通过这个图一下子就清晰了。装帧质量也是上乘，拿在手里很有分量感，感觉是那种可以长期放在书架上，时不时拿出来翻阅的精品。作者在细节上的用心程度，从纸张的触感到字体的选择上都能体现出来，这对于长时间学习编程的人来说，简直是福音，提供了非常舒适的阅读体验。

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这本书的内容深度和广度达到了一个非常令人惊喜的平衡点。它没有满足于仅仅覆盖 Java 基础语法的“新手村”内容，而是很早就开始涉及一些高级特性和现代化的编程范式。例如，书中对 Stream API 的讲解，不仅仅是展示了 map、filter 这种基础操作，还深入探讨了并行流的性能考量以及何时应该避免使用它们，这在很多入门书籍中是看不到的。更难能可贵的是，它对一些设计模式的介绍，不是孤立地讲解理论，而是将这些模式嵌入到实际的代码案例中去展示其解决问题的能力。这使得我不仅仅学会了“怎么写 Java 代码”，更重要的是学会了“如何写出符合工程规范和优雅的设计思路的 Java 代码”，这种思维层面的提升，远超一本纯粹的语法书的价值。

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