Java性能最佳化實踐：JVM調優策略、工具與技巧

《Java性能最佳化實踐：JVM調優策略、工具與技巧》是2020年人民郵電出版社出版的圖書，作者是班傑明·J.、埃文斯（Benjamin，J.，Evans）、詹姆斯·高夫（James Gough）。

基本介紹

• 中文名：Java性能最佳化實踐：JVM調優策略、工具與技巧
• 作者：班傑明·J.、埃文斯（Benjamin，J.，Evans）、詹姆斯·高夫（James Gough）
• 出版社：人民郵電出版社
• 出版時間：2020年11月1日
• ISBN：9787115552334

內容簡介

本書從實驗科學的角度探討了Java性能最佳化的方方面面，重點闡述了**的實用JVM性能調優策略、工具和技巧。通過本書，我們不僅可以了解Java原理和技術如何充分利用現代硬體和作業系統、衡量Java性能的陷阱以及微基準測試的弊端有哪些，還能深入研究可能使團隊煩惱的幾種性能測試和常見反模式、JVM垃圾收集、JIT編譯和Java語言性能技術等。本書為讀者打開了深入理解Java性能的大門，並以路標助力其最佳化之旅。

圖書目錄

中文版推薦序一 xv

中文版推薦序二　xvi

序　xvii

前言　xix

第　1 章 明確最佳化與性能　1

1．1　關於Java性能的誤解　1

1．2　Java性能概覽　2

1．3　作為實驗科學的性能　3

1．4　性能分類方法　4

1．4．1　吞吐量　4

1．4．2　延遲　5

1．4．3　容量　5

1．4．4　利用率　5

1．4．5　效率　5

1．4．6　可擴展性　5

1．4．7　降級　6

1．4．8　各種性能觀測之間的關聯　6

1．5　閱讀性能圖　7

1．6　小結　11

第　2 章 JVM概覽　12

2．1　解釋和類載入　12

2．2　執行位元組碼　13

2．3　HotSpot簡介　17

2．4　JVM記憶體管理　19

2．5　執行緒和Java記憶體模型　20

2．6　認識不同的JVM　20

2．7　JVM的監控和工具　22

2．8　小結　25

第　3 章 硬體與作業系統　26

3．1　現代硬體簡介　27

3．2　記憶體　27

3．3　現代處理器特性　33

3．3．1　翻譯後備緩衝器　33

3．3．2　分支預測和推測執行　33

3．3．3　硬體存儲器模型　33

3．4　作業系統　34

3．4．1　調度器　35

3．4．2　時間問題　36

3．4．3　上下文切換　37

3．5　一個簡單的系統模型　38

3．6　基本探測策略　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　機械共鳴　43

3．7　虛擬化　44

3．8　JVM和作業系統　45

3．9　小結　46

第　4 章 性能測試模式與反模式　47

4．1　性能測試的類型　47

4．1．1　延遲測試　48

4．1．2　吞吐量測試　48

4．1．3　負載測試　49

4．1．4　壓力測試　49

4．1．5　耐久性測試　49

4．1．6　容量規劃測試　49

4．1．7　退化測試　50

4．2　最佳實踐入門　50

4．2．1　自上而下的性能測試　50

4．2．2　創建一個測試環境　51

4．2．3　確定性能要求　52

4．2．4　Java特有的問題　52

4．2．5　將性能測試當作軟體開發生命周期的一部分　52

4．3　性能反模式　53

4．3．1　厭倦　53

4．3．2　填充簡歷　54

4．3．3　同儕壓力　54

4．3．4　缺乏理解　54

4．3．5　被錯誤理解的問題/不存在的問題　54

4．4　性能反模式目錄　55

4．4．1　被熱門技術分心　55

4．4．2　被簡單分心　55

4．4．3　性能調優天才　56

4．4．4　按照坊間傳說調優　57

4．4．5　把責任歸咎給驢　58

4．4．6　忽略大局　59

4．4．7　用戶驗收測試環境就是我的計算機　60

4．4．8　類似生產環境的數據很難表示　61

4．5　認知偏差與性能測試　62

4．5．1　還原論思維　62

4．5．2　確認偏差　63

4．5．3　戰爭的迷霧（行動偏差）　63

4．5．4　風險偏差　64

4．5．5　埃爾斯伯格悖論　64

4．6　小結　65

第　5 章 微基準測試與統計　66

5．1　Java性能測量　66

5．2　JMH　70

5．2．1　不是萬不得已，不要做微基準測試（一個真實的故事）　70

5．2．2　關於何時使用微基準測試的啟發　70

5．2．3　JMH框架　72

5．2．4　執行基準測試　73

5．3　JVM性能統計　77

5．3．1　誤差類型　78

5．3．2　非正態統計　82

5．4　統計的解釋　85

5．5　小結　88

第　6 章 理解垃圾收集　89

6．1　標記和清除　90

6．2　HotSpot運行時　92

6．2．1　對象的運行時表示　92

6．2．2　GC根和Arena　95

6．3　分配與生命周期　96

6．4　HotSpot中的垃圾收集　98

6．4．1　執行緒本地分配　98

6．4．2　半空間收集　99

6．5　並行收集器　100

6．5．1　新生代並行收集　101

6．5．2　老年代並行收集　102

6．5．3　並行收集器的局限性　103

6．6　分配的作用　104

6．7　小結　108

第　7 章 垃圾收集高級話題　109

7．1　權衡與可插拔的收集器　109

7．2　並發垃圾收集理論　111

7．2．1　JVM安全點　111

7．2．2　三色標記　112

7．3　CMS　114

7．3．1　CMS是如何工作的　115

7．3．2　用於CMS的基本JVM標誌　117

7．4　G1　118

7．4．1　G1堆布局和區域　118

7．4．2　G1算法設計　119

7．4．3　G1的各階段　120

7．4．4　用於G1的基本JVM標誌　121

7．5　Shenandoah　121

7．5．1　並發壓縮　123

7．5．2　獲取Shenandoah　123

7．6　C4（Azul Zing）　124

7．7　IBM J9中的均衡收集器　127

7．7．1　J9對象頭　128

7．7．2　Balanced收集器的大數組　129

7．7．3　NUMA和Balanced收集器　129

7．8　遺留的HotSpot收集器　130

7．8．1　Serial和SerialOld　130

7．8．2　增量式CMS　131

7．8．3　已被廢棄和刪除的垃圾收集組合　131

7．8．4　Epsilon　131

7．9　小結　132

第　8 章 垃圾收集日誌、監控、調優及工具　133

8．1　認識垃圾收集日誌　133

8．1．1　開啟垃圾收集日誌記錄　133

8．1．2　垃圾收集日誌與JMX的對比　134

8．1．3　JMX的缺點　135

8．1．4　垃圾收集日誌數據帶來的好處　136

8．2　日誌解析工具　136

8．2．1　Censum　137

8．2．2　GCViewer　139

8．2．3　對於同一數據的不同可視化效果　140

8．3　基本垃圾收集調優　141

8．3．1　理解分配行為　142

8．3．2　理解暫停時間　144

8．3．3　收集器執行緒和GC根　145

8．4　調優Parallel GC　147

8．5　調優CMS　148

8．6　調優G1　150

8．7　jHiccup　152

8．8　小結　154

第　9 章 JVM上的代碼執行　155

9．1　位元組碼解釋概覽　155

9．1．1　JVM位元組碼　158

9．1．2　簡單解釋器　163

9．1．3　HotSpot特定細節　165

9．2　AOT編譯和JIT編譯　166

9．2．1　AOT編譯　166

9．2．2　JIT編譯　167

9．2．3　比較AOT和JIT　168

9．3　HotSpot JIT基礎　168

9．3．1　Klass字、虛函式表和指針變換　168

9．3．2　JIT編譯日誌　169

9．3．3　HotSpot中的編譯器　171

9．3．4　HotSpot中的分層編譯　171

9．4　代碼快取　172

9．5　簡單JIT調優　173

9．6　小結　174

第　10 章 理解即時編譯　175

10．1　認識JITWatch　175

10．1．1　基本的JITWatch視圖　176

10．1．2　調試JVM和hsdi　180

10．2　介紹JIT編譯　180

10．3　內聯　181

10．3．1　內聯的限制　182

10．3．2　調優內聯子系統　183

10．4　循環展開　184

10．5　逃逸分析　186

10．5．1　消除堆分配　187

10．5．2　鎖與逃逸分析　188

10．5．3　逃逸分析的限制　189

10．6　單態分派　192

10．7　內部函式　195

10．8　棧上替換　197

10．9　再談安全點　199

10．10　核心庫方法　199

10．10．1　內聯方法的大小上限　199

10．10．2　編譯方法的大小上限　203

10．11　小結　204

第　11 章 Java語言性能技術　205

11．1　最佳化集合　206

11．2　針對列表的最佳化考慮　207

11．2．1　ArrayList　207

11．2．2　LinkedList　208

11．2．3　ArrayList與LinkedList的對比　209

11．3　針對映射的最佳化考慮　210

11．3．1　HashMap　210

11．3．2　TreeMap　212

11．3．3　缺少MultiMap　213

11．4　針對集的最佳化考慮　213

11．5　領域對象　213

11．6　避免終結化　216

11．6．1　血淚史：忘記清理　217

11．6．2　為什麼不使用終結化來解決這個問題　217

11．6．3　try-with-resources　219

11．7　方法句柄　223

11．8　小結　226

第　12 章 並發性能技術　227

12．1　並行介紹　228

12．2　理解JMM　232

12．3　構建並發庫　236

12．3．1　Unsafe　237

12．3．2　原子與CAS　238

12．3．3　鎖和自旋鎖　239

12．4　並發庫總結　240

12．4．1　java．util．concurrent中的Lock　240

12．4．2　讀/ 寫鎖　241

12．4．3　信號量　242

12．4．4　並發集合　242

12．4．5　鎖存器和屏障　243

12．5　執行器和任務抽象　245

12．5．1　認識異步執行　245

12．5．2　選擇一個ExecutorService　246

12．5．3　Fork/Join　246

12．6　現代Java並發　248

12．6．1　流和並行流　248

12．6．2　無鎖技術　249

12．6．3　基於Actor的技術　250

12．7　小結　251

第　13 章 剖析　252

13．1　認識剖析　252

13．2　採樣與安全點偏差　253

13．3　面向開發人員的執行剖析工具　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　運維工具　266

13．4　現代剖析器　269

13．5　分配剖析器　272

13．6　堆轉儲分析　278

13．7　小結　280

第　14 章 高性能日誌和訊息系統　281

14．1　日誌　282

14．2　設計一個影響較低的日誌記錄器　284

14．3　使用Real Logic庫實現低延遲　286

14．3．1　Agrona　287

14．3．2　Simple Binary Encoding　291

14．3．3　Aeron　294

14．3．4　Aeron的設計　296

14．4　小結　299

第　15 章 Java 9以及Java的未來方向　300

15．1　Java 9中小的性能增強　301

15．1．1　分段式代碼快取　301

15．1．2　緊湊的字元串　301

15．1．3　新的字元串連線　302

15．1．4　C2編譯器的改進　303

15．1．5　新版G1收集器　304

15．2　Java 10和未來版本　305

15．2．1　新的發布流程　305

15．2．2　Java 10　305

15．3　Java 9及更高版本中的Unsafe　307

15．4　Valhalla項目和值類型　308

15．5　Graal和Truffle　312

15．6　位元組碼的未來方向　313

15．7　並發的未來方向　315

15．8　總結　316

作者介紹　318

封面介紹　318