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出版者:人民邮电

作者:瓦力

出品人:

页数:272

译者:李纪华

出版时间:2006-7

价格:42.00元

装帧:

isbn号码:9787115149879

丛书系列:

图书标签:

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《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》 内容简介 在当今软件开发领域，Java语言凭借其跨平台性、强大的生态系统和广泛的应用场景，依然占据着举足轻重的地位。而Java虚拟机（JVM）作为Java程序运行的核心，其内部机制的理解程度，直接关系到程序的性能、稳定性和可维护性。本书《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》将带您踏上一段探索JVM奥秘的旅程，从浅入深，层层剖析，旨在帮助开发者建立起对JVM的全面认知，并掌握优化Java应用程序的关键技术。 本书内容涵盖了JVM的方方面面，从最基础的内存模型到复杂的垃圾回收算法，从字节码的执行流程到类加载的机制，再到性能调优的实战技巧，力求为读者构建一个完整且深刻的JVM知识体系。我们不会止步于理论的陈述，更注重结合实际场景，提供行之有效的最佳实践，帮助您解决在日常开发中遇到的各种性能瓶颈和内存问题。 第一部分：Java内存区域与内存溢出详解 要理解JVM，首先需要清晰地认识Java虚拟机管理的内存区域。本书将详细阐述Java虚拟机所管理的内存区域，包括程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆以及方法区（也称“元空间”）。我们将逐一剖析每个区域的作用、生命周期以及可能出现的异常。 程序计数器： 作为线程的“指挥官”，它记录着当前线程正在执行的字节码指令地址，对于多线程环境下线程切换的正确执行至关重要。 虚拟机栈： 每个Java方法执行都会创建一个栈帧（Stack Frame），其中包含了局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。我们将深入探讨栈帧的创建、销毁过程，以及可能出现的StackOverflowError（栈溢出）和OutOfMemoryError（堆内存溢出）与栈相关的场景。 本地方法栈： 类似于虚拟机栈，本地方法栈为Native方法（使用C/C++等语言编写的方法）服务，其运行机制与虚拟机栈类似，但服务对象不同。 堆（Heap）： 这是JVM内存管理的核心区域，也是垃圾回收的主要场所。本书将详细讲解堆的划分，包括新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation），以及它们各自的特点和垃圾回收的触发机制。我们将深入分析堆内存溢出的常见原因，例如对象持有的引用过长、缓存未及时清理等，并提供相应的排查和解决思路。 方法区（Metaspace）： 用于存储类信息、常量、静态变量以及字段和方法等。在Java 8之后，传统的老年代PermGen（永久代）被Metaspace（元空间）取代，其内存区域位于本地内存中。我们将讲解类加载过程中元数据的存储方式，以及可能出现的OutOfMemoryError: Metaspace（元空间溢出）的成因和预防措施。 理解这些内存区域的划分和作用，是掌握JVM内存管理和性能优化的基石。我们将通过大量的实例和图示，帮助读者直观地理解内存的分配与回收过程。 第二部分：垃圾回收器与内存调优 垃圾回收（Garbage Collection，GC）是JVM自动管理内存的重要机制，它负责回收不再被程序使用的对象所占用的内存空间，从而避免内存泄漏和提高内存利用率。本书将深入剖析各种主流的垃圾回收器，包括Serial、ParNew、Parallel Scavenge、CMS（Concurrent Mark Sweep）以及G1（Garbage-First）和ZGC、Shenandoah等最新的垃圾回收器。 垃圾回收算法： 我们将详细讲解标记-清除（Mark-Sweep）、标记-整理（Mark-Compact）和复制（Copying）等基础的垃圾回收算法，并分析它们的优缺点。 经典垃圾回收器： 逐一介绍Serial、ParNew、Parallel Scavenge等早期垃圾回收器的设计原理、工作流程以及适用场景。 并发标记与清除： 深入探讨CMS垃圾回收器的工作机制，理解它的并发标记、并发清除过程，以及可能出现的“Concurrent Mode Failure”等问题。 G1垃圾回收器： 作为Oracle官方推荐的新一代垃圾回收器，G1以其“区域化”的内存管理和可预测的停顿时间而备受瞩目。我们将详细阐述G1的Region划分、Mixed GC、Young GC、Full GC等工作流程，以及其调优的关键参数。 低延迟垃圾回收器： 介绍ZGC和Shenandoah等旨在实现极低停顿时间的垃圾回收器，分析它们在吞吐量和延迟方面的权衡。 内存调优实战： 本书将提供一套系统性的内存调优方法论。从诊断工具（如JVisualVM、JConsole、MAT、Eclipse Memory Analyzer等）的使用，到JVM调优参数的解读与配置，我们将带领读者一步步学会如何定位内存泄漏、分析堆转储（Heap Dump）、优化垃圾回收策略，最终实现应用程序的高效运行。我们将通过一系列实际案例，展示如何针对不同类型的应用（如Web应用、大数据处理应用）进行有效的内存调优。 第三部分：类文件结构、类加载机制与字节码执行 Java代码在执行前，需要经过编译生成字节码（Bytecode），而JVM正是通过加载、连接和执行这些字节码来运行Java程序的。本部分将带您深入了解Java的底层运行机制。 类文件结构： 剖析`.class`文件的内部结构，包括魔数、版本号、常量池、字段、方法、属性等各个部分的含义，理解Java编译器是如何将Java源代码转化为JVM可以理解的格式的。 类加载机制： 详细阐述Java类加载的生命周期，包括加载（Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）。我们将深入讲解类加载器的作用，包括根类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载器，以及它们之间的委派模型。我们将探讨双亲委派模型如何保证类加载的安全性与一致性，以及如何打破双亲委派模型在特定场景下的限制。 字节码指令集： 简要介绍JVM指令集，理解JVM是如何解释执行字节码的，并介绍JIT（Just-In-Time）编译器的作用，它如何将频繁执行的热点代码编译成机器码以提高执行效率。 方法区与运行时常量池： 再次强调方法区（元空间）在存储类信息、常量等方面的重要作用，并深入理解运行时常量池（Runtime Constant Pool）在类加载时从class常量池转化而来，以及它在常量查找和方法调用时的作用。 第四部分：JVM性能监控与故障排查 在实际的软件开发和运维过程中，性能监控和故障排查是必不可少的技能。本书将介绍多种实用的工具和方法，帮助您快速定位和解决JVM相关的问题。 常用监控工具： 详细讲解JDK自带的监控工具（如jps, jstat, jmap, jstack, jinfo）的使用方法，并介绍第三方监控工具（如Arthas, SkyWalking, Prometheus+Grafana）在更高级的应用场景中的作用。 性能瓶颈分析： 学会如何通过CPU使用率、内存占用、线程状态、I/O等待等指标，分析应用程序的性能瓶颈，并结合GC日志，识别出频繁的垃圾回收是否对性能造成了影响。 故障排查技巧： 掌握如何通过线程转储（Thread Dump）分析死锁、线程阻塞等问题，如何通过堆转储分析内存泄漏，如何通过GC日志解读垃圾回收的详细信息，以及如何利用JVMTI（JVM Tool Interface）进行更底层的调试。 第五部分：JVM高级特性与最佳实践 除了上述核心内容，本书还将探讨一些JVM的高级特性，以及在实际开发中应遵循的最佳实践。 JVM参数详解： 深入解析JVM的各种常用启动参数，例如 `-Xms`, `-Xmx`, `-XX:NewRatio`, `-XX:SurvivorRatio`, `-XX:+UseG1GC` 等，并指导读者如何根据实际情况进行合理的配置。 JVM安全模型： 简要介绍JVM的安全模型，理解Java沙箱的原理，以及如何防止恶意代码的执行。 JVM与并发： 探讨JVM在并发编程中的作用，例如内存可见性、指令重排序，以及如何利用`volatile`、`synchronized`等关键字以及`java.util.concurrent`包中的工具来构建线程安全的程序。 JVM版本演进与未来趋势： 简要回顾JVM的发展历程，并展望JVM在未来可能的发展方向，例如模块化、更高级的GC优化等。 最佳实践总结： 结合全书内容，总结一套行之有效的Java应用开发和JVM调优的最佳实践，帮助开发者写出更高效、更稳定、更易于维护的Java程序。 本书适用人群 本书适合所有希望深入理解Java虚拟机工作原理的Java开发者，包括： 初级Java开发者： 建立起扎实的JVM基础知识，为后续深入学习打下坚实基础。 有一定经验的Java开发者： 提升对JVM的理解深度，能够更好地解决实际开发中遇到的性能和内存问题。 性能调优工程师： 掌握更专业、更深入的JVM调优技巧，能够有效提升应用程序的性能。 系统架构师： 从JVM层面理解应用程序的运行机制，能够做出更优化的架构设计决策。 通过阅读《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》，您将不仅仅是掌握一门编程语言，更是能够掌控其运行的底层环境，从而在激烈的技术竞争中脱颖而出，成为一名更加出色的Java开发者。

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阅读体验方面，这本书的排版和图表设计达到了行业内的一流水准。很多复杂的流程图，例如“从代码提交到生产部署的全生命周期追溯路径”，被设计得极具信息密度，却又丝毫没有视觉上的压迫感。色彩的运用非常克制且有效，关键的概念和名词总能以一种恰到好处的高亮方式被凸显出来。更令人惊喜的是，作者在阐述一些高级主题时，例如“不可变基础设施”的推广，穿插了对不同历史时期配置管理哲学演变的简要回顾。他对比了“脆弱的手动配置时代”与“自动化脚本时代”的优劣，并最终导向了现代的“黄金镜像”概念。这种历史的纵深感，让读者不仅知道“怎么做”，还能理解“为什么我们走了这么远”。对于那些希望全面提升团队配置管理成熟度的架构师而言，书中最后附带的“成熟度评估模型”非常有实践指导价值，它不是一个简单的打分表，而是一系列可执行的、针对性的改进建议，真正做到了学以致用，难能可贵。

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翻开这本《软件配置管理》，我原本以为会是一场关于版本控制、构建自动化和部署流程的枯燥技术研讨会。然而，出乎意料的是，作者以一种近乎散文诗般的笔触，将那些冰冷的代码和指令，编织成了一幅关于现代软件生命周期的宏大叙事。开篇并非直接切入Jenkins或Git的深层原理，而是从一个虚构的、正在经历“史前版本”混乱的项目团队入手，生动地描绘了没有规范的灾难性后果。这种叙事手法极大地降低了读者的心理门槛，让人在不知不觉中就被卷入了情境。书中对于“变更的艺术”的探讨尤为精妙，它不像教科书那样直接给出“必须冻结需求”的死命令，而是通过对比不同历史时期项目中，那些因随意修改导致的“技术债雪崩”，让读者深刻体会到流程规范化的必要性。我特别欣赏作者对“配置漂移”这一概念的形象化处理，他将其比作一艘航船在无风的海面上，不同水手按照自己的理解调整船帆，最终导致船只偏离既定航线，这种生动的比喻，使得那些抽象的运维术语瞬间变得可视化和易于理解。读完前几章，我最大的感受是，这本书不是教你如何“做”配置管理，而是让你明白为什么“必须”要做，以及在不做时的代价几何。它更像是一部关于软件工程哲学的导论，而非一本简单的操作手册。

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这本书的结构设计堪称一绝，它没有采用传统技术书籍那种“理论先行，实践殿后”的刻板模式，而是采用了螺旋上升的讲解方式。每一次对新概念的引入，都紧密地结合了一个或多个具体的、横跨不同技术栈（从桌面应用到微服务架构）的案例分析。例如，在讲解“基线建立”时，作者并没有直接拿出命令行，而是先描绘了一个经典案例：一家金融机构如何在关键的季度结算前，必须确保所有测试环境、预发布环境和生产环境的软件状态完全一致的紧迫性。随后，才引出基线作为解决这一问题的“时间戳锚点”。这种“先有痛点，后有解药”的叙事结构，让读者在阅读过程中始终保持着一种解决问题的冲动。尤其值得称赞的是，书中对于“环境一致性”的讨论，远超出了简单的配置文件同步。作者深入剖析了操作系统补丁级别、第三方库依赖的版本差异、甚至虚拟机快照处理不当带来的深层隐患，这部分内容对于那些习惯于“打补丁式”修复问题的资深工程师来说，无疑是一次深刻的认知重塑。全书行文流畅，技术点密集却不显拥挤，仿佛在高速公路上平稳驾驶，即便速度极快，视野也始终清晰开阔。

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坦白说，我最初购买此书是冲着它封面上赫然标注的“DevOps整合”部分去的，期望能看到一板一眼的工具链整合方案。然而，书中对于DevOps的阐述，却出乎我的意料地“形而上”。它并未详细罗列Terraform、Ansible或Kubernetes的全部YAML语法——那些内容读者在官方文档中随处可见。相反，作者将配置管理的本质，提升到了“组织文化与流程治理”的高度。他用了大量篇幅讨论如何打破开发、测试、运维三者之间的“信息壁垒”，强调配置项的文档化和可追溯性，实际上是一种权力与责任的重新分配。书中提出“配置即代码，文档即合同”的理念，让我深思。这不仅仅是技术层面的倡议，更是对传统IT组织架构的一种无声挑战。我特别欣赏作者在处理“人为失误”时采取的视角：他没有一味地指责操作员，而是将其归咎于“流程设计者对人性的误判”，要求设计出即便是“最疲惫的工程师也能安全操作”的系统。这种以人为本的设计哲学，使得这本书的厚度远远超越了一般的软件工程技术书籍，更像是一本关于如何构建高效、抗脆弱性团队的管理学著作。

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这本书最让我感到惊喜且受益匪浅的部分，在于它对“配置漂移的预防”而非“漂移发生后的补救”所投注的精力。大部分同类书籍都侧重于如何快速恢复生产环境，如何通过脚本回滚。而《软件配置管理》则将重点前置到了“源头控制”。作者以一种近乎偏执的严谨性，讨论了分支策略的冲突管理、Pull Request流程中的配置审查环节，以及如何将安全策略和合规性检查嵌入到CI/CD流水线的最早期。他用一个生动的比喻描述了配置的“熵增”：如果没有持续的、主动的负熵输入，系统必然趋向混乱。这促使我们团队开始反思，我们现有的合并请求流程中，是否遗漏了对基础设施即代码（IaC）配置文件的专门审查步骤。这本书的价值不在于它提供了最新的工具列表，而在于它提供了一种系统性的、防御性的思维框架，迫使读者从一个更宏观、更负责任的角度去审视每一次代码和配置的提交。它成功地将配置管理从一个“技术运维的杂务”，提升为了保障软件质量和业务连续性的核心战略支柱。

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