Java性能优化实践：JVM调优策略、工具与技巧

本杰明·J.埃文斯（Benjamin J.Evans），初创公司jClarity联合创始人和技术Fellow，获得过Java Champion荣誉和JavaOne Rockstar奖，《Java程序员修炼之道》合著者。

詹姆斯·高夫（James Gough），Java开发者和技术图书作者，任职于摩根士丹利，专注构建面向客户的技术。

克里斯·纽兰（Chris Newland），JITWatch项目作者，Java Champion荣誉得主，ADVFN高级开发者和团队负责人，擅长使用Java来处理实时的股市数据。

【译者介绍】

曾波，互联网架构师，拥有13年互联网从业经验，曾任职于微软、什么值得买、京东金融、鹏博士电信传媒集团，曾参与多家公司的技术团队从建立到成熟的过程，主持实施了重大技术决策和技术落地，在大规模复杂系统架构和技术管理方面拥有丰富的实践经验。

适读人群 ：本书适合Java开发人员阅读。
在当前的互联网开发模式下，系统访问量日增、代码臃肿，各种性能问题纷涌而至。性能优化作为一个常谈常新的话题，受到越来越多开发者的关注。而Java是一门使用广泛的语言，社区生态中积攒了大量宝贵的性能优化经验。

1.作为一本性能调优方面的实用指南，本书从实验科学的角度将JVM调优的技术原理与方法论相结合，并在此基础上提供了可选择的工具。
2.通过对各方面的深入研究，本书能让使用复杂技术栈的中高级Java技术专家以量化和可验证的方法优化Java应用程序性能。

了解Java的原则和技术如何充分利用现代硬件和操作系统
探究一些性能测试以及困扰团队的常见反模式
理解测量Java性能数据的陷阱以及微基准测试的缺点
深入研究JVM垃圾收集日志、监控、调优和工具
探究JIT编译和Java语言性能技术
学习Java集合类API与性能有关的方面，从整体上理解Java并发

中文版推荐序一 xv
中文版推荐序二　xvi
序　xvii
前言　xix
第　1 章 明确优化与性能　1
1．1　关于Java性能的误解　1
1．2　Java性能概览　2
1．3　作为实验科学的性能　3
1．4　性能分类方法　4
1．4．1　吞吐量　4
1．4．2　延迟　5
1．4．3　容量　5
1．4．4　利用率　5
1．4．5　效率　5
1．4．6　可扩展性　5
1．4．7　降级　6
1．4．8　各种性能观测之间的关联　6
1．5　阅读性能图　7
1．6　小结　11
第　2 章 JVM概览　12
2．1　解释和类加载　12
2．2　执行字节码　13
2．3　HotSpot简介　17
2．4　JVM内存管理　19
2．5　线程和Java内存模型　20
2．6　认识不同的JVM　20
2．7　JVM的监控和工具　22
2．8　小结　25
第　3 章 硬件与操作系统　26
3．1　现代硬件简介　27
3．2　内存　27
3．3　现代处理器特性　33
3．3．1　翻译后备缓冲器　33
3．3．2　分支预测和推测执行　33
3．3．3　硬件存储器模型　33
3．4　操作系统　34
3．4．1　调度器　35
3．4．2　时间问题　36
3．4．3　上下文切换　37
3．5　一个简单的系统模型　38
3．6　基本探测策略　39
3．6．1　利用CPU　40
3．6．2　垃圾收集　41
3．6．3　I/O　42
3．6．4　机械共鸣　43
3．7　虚拟化　44
3．8　JVM和操作系统　45
3．9　小结　46
第　4 章 性能测试模式与反模式　47
4．1　性能测试的类型　47
4．1．1　延迟测试　48
4．1．2　吞吐量测试　48
4．1．3　负载测试　49
4．1．4　压力测试　49
4．1．5　耐久性测试　49
4．1．6　容量规划测试　49
4．1．7　退化测试　50
4．2　最佳实践入门　50
4．2．1　自上而下的性能测试　50
4．2．2　创建一个测试环境　51
4．2．3　确定性能要求　52
4．2．4　Java特有的问题　52
4．2．5　将性能测试当作软件开发生命周期的一部分　52
4．3　性能反模式　53
4．3．1　厌倦　53
4．3．2　填充简历　54
4．3．3　同侪压力　54
4．3．4　缺乏理解　54
4．3．5　被错误理解的问题/不存在的问题　54
4．4　性能反模式目录　55
4．4．1　被热门技术分心　55
4．4．2　被简单分心　55
4．4．3　性能调优天才　56
4．4．4　按照坊间传说调优　57
4．4．5　把责任归咎给驴　58
4．4．6　忽略大局　59
4．4．7　用户验收测试环境就是我的计算机　60
4．4．8　类似生产环境的数据很难表示　61
4．5　认知偏差与性能测试　62
4．5．1　还原论思维　62
4．5．2　确认偏差　63
4．5．3　战争的迷雾（行动偏差）　63
4．5．4　风险偏差　64
4．5．5　埃尔斯伯格悖论　64
4．6　小结　65
第　5 章 微基准测试与统计　66
5．1　Java性能测量　66
5．2　JMH　70
5．2．1　不是万不得已，不要做微基准测试（一个真实的故事）　70
5．2．2　关于何时使用微基准测试的启发　70
5．2．3　JMH框架　72
5．2．4　执行基准测试　73
5．3　JVM性能统计　77
5．3．1　误差类型　78
5．3．2　非正态统计　82
5．4　统计的解释　85
5．5　小结　88
第　6 章 理解垃圾收集　89
6．1　标记和清除　90
6．2　HotSpot运行时　92
6．2．1　对象的运行时表示　92
6．2．2　GC根和Arena　95
6．3　分配与生命周期　96
6．4　HotSpot中的垃圾收集　98
6．4．1　线程本地分配　98
6．4．2　半空间收集　99
6．5　并行收集器　100
6．5．1　新生代并行收集　101
6．5．2　老年代并行收集　102
6．5．3　并行收集器的局限性　103
6．6　分配的作用　104
6．7　小结　108
第　7 章 垃圾收集高级话题　109
7．1　权衡与可插拔的收集器　109
7．2　并发垃圾收集理论　111
7．2．1　JVM安全点　111
7．2．2　三色标记　112
7．3　CMS　114
7．3．1　CMS是如何工作的　115
7．3．2　用于CMS的基本JVM标志　117
7．4　G1　118
7．4．1　G1堆布局和区域　118
7．4．2　G1算法设计　119
7．4．3　G1的各阶段　120
7．4．4　用于G1的基本JVM标志　121
7．5　Shenandoah　121
7．5．1　并发压缩　123
7．5．2　获取Shenandoah　123
7．6　C4（Azul Zing）　124
7．7　IBM J9中的均衡收集器　127
7．7．1　J9对象头　128
7．7．2　Balanced收集器的大数组　129
7．7．3　NUMA和Balanced收集器　129
7．8　遗留的HotSpot收集器　130
7．8．1　Serial和SerialOld　130
7．8．2　增量式CMS　131
7．8．3　已被废弃和删除的垃圾收集组合　131
7．8．4　Epsilon　131
7．9　小结　132
第　8 章 垃圾收集日志、监控、调优及工具　133
8．1　认识垃圾收集日志　133
8．1．1　开启垃圾收集日志记录　133
8．1．2　垃圾收集日志与JMX的对比　134
8．1．3　JMX的缺点　135
8．1．4　垃圾收集日志数据带来的好处　136
8．2　日志解析工具　136
8．2．1　Censum　137
8．2．2　GCViewer　139
8．2．3　对于同一数据的不同可视化效果　140
8．3　基本垃圾收集调优　141
8．3．1　理解分配行为　142
8．3．2　理解暂停时间　144
8．3．3　收集器线程和GC根　145
8．4　调优Parallel GC　147
8．5　调优CMS　148
8．6　调优G1　150
8．7　jHiccup　152
8．8　小结　154
第　9 章 JVM上的代码执行　155
9．1　字节码解释概览　155
9．1．1　JVM字节码　158
9．1．2　简单解释器　163
9．1．3　HotSpot特定细节　165
9．2　AOT编译和JIT编译　166
9．2．1　AOT编译　166
9．2．2　JIT编译　167
9．2．3　比较AOT和JIT　168
9．3　HotSpot JIT基础　168
9．3．1　Klass字、虚函数表和指针变换　168
9．3．2　JIT编译日志　169
9．3．3　HotSpot中的编译器　171
9．3．4　HotSpot中的分层编译　171
9．4　代码缓存　172
9．5　简单JIT调优　173
9．6　小结　174
第　10 章 理解即时编译　175
10．1　认识JITWatch　175
10．1．1　基本的JITWatch视图　176
10．1．2　调试JVM和hsdi　180
10．2　介绍JIT编译　180
10．3　内联　181
10．3．1　内联的限制　182
10．3．2　调优内联子系统　183
10．4　循环展开　184
10．5　逃逸分析　186
10．5．1　消除堆分配　187
10．5．2　锁与逃逸分析　188
10．5．3　逃逸分析的限制　189
10．6　单态分派　192
10．7　内部函数　195
10．8　栈上替换　197
10．9　再谈安全点　199
10．10　核心库方法　199
10．10．1　内联方法的大小上限　199
10．10．2　编译方法的大小上限　203
10．11　小结　204
第　11 章 Java语言性能技术　205
11．1　优化集合　206
11．2　针对列表的优化考虑　207
11．2．1　ArrayList　207
11．2．2　LinkedList　208
11．2．3　ArrayList与LinkedList的对比　209
11．3　针对映射的优化考虑　210
11．3．1　HashMap　210
11．3．2　TreeMap　212
11．3．3　缺少MultiMap　213
11．4　针对集的优化考虑　213
11．5　领域对象　213
11．6　避免终结化　216
11．6．1　血泪史：忘记清理　217
11．6．2　为什么不使用终结化来解决这个问题　217
11．6．3　try-with-resources　219
11．7　方法句柄　223
11．8　小结　226
第　12 章 并发性能技术　227
12．1　并行介绍　228
12．2　理解JMM　232
12．3　构建并发库　236
12．3．1　Unsafe　237
12．3．2　原子与CAS　238
12．3．3　锁和自旋锁　239
12．4　并发库总结　240
12．4．1　java．util．concurrent中的Lock　240
12．4．2　读/ 写锁　241
12．4．3　信号量　242
12．4．4　并发集合　242
12．4．5　锁存器和屏障　243
12．5　执行器和任务抽象　245
12．5．1　认识异步执行　245
12．5．2　选择一个ExecutorService　246
12．5．3　Fork/Join　246
12．6　现代Java并发　248
12．6．1　流和并行流　248
12．6．2　无锁技术　249
12．6．3　基于Actor的技术　250
12．7　小结　251
第　13 章 剖析　252
13．1　认识剖析　252
13．2　采样与安全点偏差　253
13．3　面向开发人员的执行剖析工具　255
13．3．1　VisualVM剖析器　255
13．3．2　JProfiler　256
13．3．3　YourKit　261
13．3．4　Java Flight Recorder和Java Mission Control　262
13．3．5　运维工具　266
13．4　现代剖析器　269
13．5　分配剖析器　272
13．6　堆转储分析　278
13．7　小结　280
第　14 章 高性能日志和消息系统　281
14．1　日志　282
14．2　设计一个影响较低的日志记录器　284
14．3　使用Real Logic库实现低延迟　286
14．3．1　Agrona　287
14．3．2　Simple Binary Encoding　291
14．3．3　Aeron　294
14．3．4　Aeron的设计　296
14．4　小结　299
第　15 章 Java 9以及Java的未来方向　300
15．1　Java 9中小的性能增强　301
15．1．1　分段式代码缓存　301
15．1．2　紧凑的字符串　301
15．1．3　新的字符串连接　302
15．1．4　C2编译器的改进　303
15．1．5　新版G1收集器　304
15．2　Java 10和未来版本　305
15．2．1　新的发布流程　305
15．2．2　Java 10　305
15．3　Java 9及更高版本中的Unsafe　307
15．4　Valhalla项目和值类型　308
15．5　Graal和Truffle　312
15．6　字节码的未来方向　313
15．7　并发的未来方向　315
15．8　总结　316
作者介绍　318
封面介绍　318

JVM,Java,计算机科学,计算机,金融,软件开发,编程,程序设计