前言

關于Java生態圈

Java是目前應用最廣泛的軟件開發平臺之一。隨著Java及Java社區的不斷壯大，Java也早已不再是簡簡單單的一門計算機語言了，它更是一個平臺、一種文化、一個社區。

作為一個平臺，Java虛擬機扮演著舉足輕重的作用。除了Java語言，任何一種能夠被編譯成字節碼的計算機語言都屬于Java這個平臺。Groovy、Scala、JRuby、Kotlin等都是Java平臺的一部分，它們依賴于Java虛擬機，同時，Java平臺也因為它們變得更加豐富多彩。

作為一種文化，Java幾乎成了“開源”的代名詞。在Java程序中，有著數不清的開源軟件和框架，如Tomcat、Struts、Hibernate、Spring等。就連JDK和JVM自身也有不少開源的實現，如OpenJDK、Harmony?？梢哉f，“共享”的精神在Java世界里體現得淋漓盡致。

作為一個社區，Java擁有無數的開發人員，有數不清的論壇和資料。從桌面應用軟件、嵌入式開發到企業級應用、后臺服務器、中間件，都可以看到Java的身影。其應用形式之復雜、參與人數之眾多也令人咋舌?？梢哉f，Java社區儼然已經成為一個良好而龐大的生態系統，而本書，將主要介紹這個生態系統的核心——Java虛擬機。

第2版的重點修訂

作者希望本書第2版的內容能夠涵蓋JDK 7～JDK10，所以特做如下修訂：

· JDK 10 源碼環境的下載與搭建。

· JDK 10 JVM的調試方法介紹。

· JDK 10 運行參數的演變。

· JDK 10用G1垃圾回收器替代CMS垃圾回收器，成為默認的垃圾回收器。

· JDK 10調試工具的更新，廢除功能類似的調試工具，重點推薦使用Visual VM。

本書的體系結構

本書立足于實際開發，又不缺乏理論介紹，力求通俗易懂、循序漸進。全書共分為11章。

第1章綜述，介紹了Java虛擬機的概念、定義，講解了Java語言規范和Java虛擬機規范，最后還介紹了OpenJDK的調試方法。

第2章介紹了Java虛擬機的總體架構，說明了堆、棧、方法區等內存空間的作用和彼此之間的聯系。

第3章介紹了Java虛擬機的常用配置參數，重點對垃圾回收跟蹤參數、內存配置參數做了詳細介紹，并給出了案例說明。

第4章從理論層面介紹了垃圾回收的算法，如引用計數、標記清除、標記壓縮、復制算法等。本章是第5章的理論基礎。

第5章基于垃圾回收的理論知識，進一步詳細介紹了Java虛擬機中實際使用的各種垃圾回收器，包括串行回收器、并行回收器、CMS、G1等。

第6章介紹了Java虛擬機的性能監控和故障診斷工具，考慮到實用性，也介紹了系統級性能監控工具的使用，兩者結合，可以更好地幫助讀者處理實際問題。

第7章詳細介紹了對Java堆的分析方法和案例，主要講解了MAT和Visual VM兩款工具的使用，以及各自OQL的編寫方式。

第8章介紹了Java虛擬機對多線程，尤其是對鎖的支持。本章不僅介紹了虛擬機內部鎖的實現、優化機制，也給出了Java語言層面的一些鎖優化思路，最后還介紹了無鎖的并行控制方法。

第9章介紹了Java虛擬機的核心——Class文件結構，Class文件作為Java虛擬機的基石，有著舉足輕重的作用，對深入理解Java虛擬機有著不可忽視的作用。

第10章介紹了Java虛擬機中類的裝載系統，其中著重介紹了Java虛擬機中ClassLoader的實現及設計模式。

第11章介紹了Java虛擬機的執行系統和字節碼。為了幫助讀者更快、更好地理解Java字節碼，本章對字節碼進行了分類講解，并且理論聯系實際，給出了通過ASM框架進行字節碼注入的案例。

本書特色

本書的主要特點有：

· 結構清晰。本書采用從整體到局部的視角，首先，第1、2章介紹了Java虛擬機的整體概況和結構。接著步步為營，每一章節對應單獨的知識點，力求展示虛擬機的全貌。

· 理論結合實戰。本書不甘心于簡單地枚舉理論知識，在每一個理論背后，都給出了演示示例供讀者參考，幫助讀者更好地消化這些理論。比如，在對Class文件結構和字節碼的介紹中，不僅僅簡單地給出了理論說明，更是使用ASM框架將這些理論應用于實踐，盡可能地做到理論與實踐結合。

· 專注專業。本書著眼于Java虛擬機，對Java虛擬機的原理和實踐做了豐富的介紹，包括但不限于體系結構、虛擬機的調試方式、常用參數、垃圾回收系統、Class文件結構、執行系統等，力求從多角度更專業地對Java虛擬機進行探討。

· 通俗易懂。本書依然服務于廣大虛擬機初學者，盡量避免采用過于理論化的描述方式，簡單的白話文風格貫穿全書，盡量使讀者在閱讀過程中少盲點、無盲點。

· 技術全面。縱橫Windows和Linux雙系統下的性能診斷、涉及32位系統和64位系統的優化比較、貫穿從JDK 1.5到JDK 10的優化演進。

適合閱讀人群

雖然本書講解力求通俗，但要通讀本書并取得良好的學習效果，要求讀者需要具備基本的Java知識或者一定的編程經驗。因此，本書適合以下讀者：

· 擁有一定開發經驗的Java平臺開發人員（Java、Scala、JRuby等）。

· 軟件設計師、架構師。

· 系統調優人員。

· 有一定的Java編程基礎并希望進一步理解Java的程序員。

· 虛擬機愛好者，JVM實踐者。

本書的約定

本書在敘述過程中，有如下約定：

· 本書中所述的JDK 1.5、JDK 1.6、JDK 1.7、JDK 1.8、JDK 1.9、JDK 1.10等同于JDK 5、JDK 6、JDK 7、JDK 8、JDK 9、JDK 10。

· 如無特殊說明，Java虛擬機均指HotSpot虛擬機。

· 如無特殊說明，本書的程序、示例均在JDK 7～JDK 10環境中運行。

聯系作者

本書的寫作過程遠比想象的艱辛，為了讓全書能夠更清楚、更正確地表達和論述，我經歷了好多個不眠之夜，即使現在回想起來，也忍不住會打個寒戰。由于寫作水平的限制，書中難免會有不妥之處，望讀者諒解。

為此，如果讀者有任何疑問或者建議，非常歡迎大家加入QQ群254693571，一起探討學習中的困難、分享學習的經驗，我期待與大家一起交流、共同進步。同時，也希望大家可以關注我的博客http://www.uucode.net/。

感謝

這本書能夠面世，是因為得到了眾人的支持。首先，要感謝我的妻子，她始終不辭辛勞，毫無怨言地對我照顧有加，才讓我得以騰出大量時間，并可以安心工作。其次，要感謝編輯為我一次又一次地審稿改錯、批評指正，才讓本書逐步完善。最后，感謝我的母親30年如一日對我的體貼和關心。

特別感謝網友千馬奕在JDK 1.9、JDK1.10下對本書所做的測試和修訂。