很多JVM的底层技术细节你是否只了解表面? 面对JVM Crash或性能调优方面的问题时你是否会束手无策? 面对上层Java应用发生的偏离预期的行为是否会不知所措? …… 这本书以源码分析为基础,从运行时、垃圾回收器、即时编译器3个维度全面、深入解析HotSpot VM的底层实现和工作机制,同时与上层的Java语言和库结合,指导读者解决JVM开发、JVM调优和JVM排错方面遇到的各种问题。 广度与深度兼顾:广度上涵盖Graal VM、CDS、Instrumentation、编译重放、非标准字节码、RTM锁、JIT调试工具、EpsilonGC/ShenandoahGC/ZGC、G1字符串去重等重要知识点;深度上深入解析了C1、C2、G1GC、ObjectMonitor、Mutex、模板解释器等的底层实现。 全书共 11 章,参考 OpenJDK 社区的划分方式来组织内容,分为运行时、即时编译器、垃圾回收器三个部分。 第壹部分(第1~6章) 运行时 首先,从Java生态系统的角度,简单介绍了JDK、JVM、JEP、HotSpot VM、Graal VM,引导读者快速进入Java虚拟机的世界

前 言 第1章 Java大观园 1 1.1 OpenJDK 1 1.2 JEP 2 1.3 Java虚拟机 4 1.4 HotSpot VM 5 1.4.1 源码模块 7 1.4.2 构建和调试 7 1.4.3 回归测试 12 1.5 Graal VM 14 1.6 本章小结 16 第2章 类可用机制 17 2.1 类的加载 17 2.1.1 字节码 17 2.1.2 类加载器 19 2.1.3 文件解析 21 2.2 类的链接 23 2.2.1 字节码验证 24 2.2.2 字节码重写 24 2.2.3 方法链接 26 2.3 类的初始化 32 2.4 类的重定义 35 2.5 本章小结 36 第3章 对象和类 38 3.1 对象与类 38 3.2 对象 39 3.2.1 创建对象 39 3.2.2 对象头 41 3.2.3 对象哈希值 43 3.3 类 44 3.3.1 字段遍历 45 3.3.2 虚表 46 3.4 本章小结 48 第4章 运行时 49 4.1 线程创生纪 49 4.1.1 容器化支持 51 4.1.2 Java线程 52 4.1.3 虚拟机线程 54 4.1.4 编译器线程 57 4.1.5 服务线程 58 4.1.6 计时器线程 58 4.2 Java线程 58 4.2.1 线程启动 60 4.2.2 线程停止 61 4.2.3 睡眠与中断 63 4.3 栈帧 66 4.4 Java/JVM沟通 68 4.4.1 JNI 69 4.4.2 JavaCalls 72 4.5 Unsafe类 74 4.5.1 堆外内存 75 4.5.2 内存屏障 75 4.5.3 阻塞和唤醒 76 4.5.4 对象数据修改 76 4.6 本章小结 77 第5章 模板解释器 78 5.1 解释器体系 78 5.1.1 C 解释器行为 78 5.1.2 模板解释器行为 79 5.2 机器代码片段 81 5.3 CodeCache 82 5.4 指令缓存刷新 84 5.5 解释器生成 86 5.5.1 普通方法入口 86 5.5.2 方法加锁 89 5.5.3 本地方法入口 90 5.5.4 标准字节码 91 5.5.5 非标准字节码 106 5.6 本章小结 107 第6章 并发设施 108 6.1 指令重排序 108 6.1.1 编译器重排序 109 6.1.2 处理器重排序 110 6.2 内存模型 112 6.2.1 happens-before内存模型 113 6.2.2 Java内存模型 114 6.3 基础设施 116 6.3.1 原子操作 116 6.3.2 ParkEvent 116 6.3.3 Parker 118 6.3.4 Monitor 120 6.4 锁优化 126 6.4.1 偏向锁 127 6.4.2 基本对象锁 128 6.4.3 重量级锁 128 6.4.4 RTM锁 131 6.5 本章小结 132 第7章 编译概述 133 7.1 编译器简介 133 7.1.1 运行时代码生成 134 7.1.2 JIT编译器 135 7.1.3 AOT编译器 136 7.1.4 JVMCI JIT编译器 136 7.2 即时编译技术 137 7.2.1 分层编译 137 7.2.2 栈上替换 138 7.2.3 退优化 139 7.3 编译理论基础 139 7.3.1 中间表示 139 7.3.2 基本块与控制流图 140 7.3.3 静态单赋值 142 7.3.4 规范化 142 7.3.5 值编号 143 7.3.6 自顶向下重写系统 144 7.3.7 循环不变代码外提概述 144 7.4 调试方法 145 7.4.1 编译日志 145 7.4.2 编译神谕 146 7.4.3 可视化工具 146 7.5 本章小结 149 第8章 C1编译器 150 8.1 编译流程 150 8.1.1 进入C1 150 8.1.2 **中间表示 152 8.1.3 低级中间表示 153 8.2 从字节码到HIR 155 8.2.1 识别基本块 155 8.2.2 抽象解释 156 8.3 HIR代码优化 158 8.3.1 规范化 158 8.3.2 内联 159 8.3.3 基本块优化 160 8.3.4 值编号 160 8.3.5 数组范围检查 162 8.3.6 循环不变代码外提 162 8.4 从HIR到LIR 164 8.4.1 return生成 165 8.4.2 new生成 165 8.4.3 goto生成 166 8.4.4 线性扫描寄存器分配 167 8.5 本章小结 171 第9章 C2编译器 172 9.1 编译流程 172 9.1.1 进入C2 172 9.1.2 理想图 174 9.1.3 理想图流程概述 180 9.1.4 C2代码优化 183 9.1.5 代码生成流程 185 9.1.6 设置机器代码 186 9.2 构造理想图 187 9.2.1 构造示例 187 9.2.2 Identity、Ideal、GVN 191 9.3 机器无关优化 193 9.3.1 IGVN 193 9.3.2 逃逸分析 194 9.3.3 向量化 197 9.4 代码生成 199 9.4.1 指令选择 199 9.4.2 图着色寄存器分配 200 9.5 本章小结 203 第10章 垃圾回收 204 10.1 垃圾回收基础概述 204 10.1.1 GC Root 205 10.1.2 **点 206 10.1.3 线程局部握手 208 10.1.4 GC屏障 209 10.2 Epsilon GC 209 10.2.1 源码结构 209 10.2.2 EpsilonHeap 210 10.2.3 对象分配 211 10.2.4 回收垃圾 212 10.3 Serial GC 212 10.3.1 弱分代假说