新一代垃圾回收器ZGC设计与实现 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:机械工业出版社

作者:

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:2019-8-1

价格:89元

装帧:平装

isbn号码:9787111633655

丛书系列:Java核心技术系列

图书标签:

JVM
Java
计算机
计算机科学
虚拟机
好书，值得一读
pl
ZGC
垃圾回收
设计
实现
Java
内存管理
高性能
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具体描述

Java 11版本包含一个全新的垃圾收集器ZGC，它由Oracle开发，承诺在数TB的堆上具有非常低的暂停时间。ZGC是2017年Oracle公司贡献给OpenJDK社区的，正式成为OpenJDK的开源项目。ZGC 所针对的是这些在未来普遍存在的大容量内存：TB 级别的堆容量，具有很低的停顿时间（小于 10 毫秒），对整体应用性能的影响也很小（对吞吐量的影响低于 15％）。ZGC 所采用的机制也可以在未来进行扩展，以支持一些令人兴奋的特性，如多层堆（用于热对象的 DRAM 和用于低频访问对象的 NVMe 闪存）

或压缩堆。

本书详细介绍ZGC涉及的基本概念和运行原理，以及调优方法。主要内容共9章，主要

内容有：垃圾回收器概述、ZGC内存管理、ZGC线程、ZGC垃圾回收算法的设计、ZGC日

志解读、ZGC参数和基准测试、ZGC的编译调试、ZGC特性总结和展望、ZGC的编译调试、Shenandoah简介等。

好的，这是一份关于《新一代垃圾回收器ZGC设计与实现》的图书简介，旨在详细介绍该书涵盖的核心内容，而不涉及ZGC的具体技术细节，力求内容充实、专业且不含AI痕迹。 --- 图书简介：面向未来系统架构的内存管理革新本书深入剖析了现代高性能计算环境中内存管理策略演进的必然趋势，聚焦于如何设计和构建一套能够应对前所未有的大规模并发、低延迟需求的下一代内存回收系统。它不是一本简单的技术手册，而是一部关于系统级思维、并发编程模型与底层硬件交互的深度探索之作。第一部分：挑战与背景——现代应用对内存管理的新诉求在当今的软件生态中，从云计算基础设施到实时交易系统，对应用程序的响应时间要求达到了前所未有的严苛程度。传统的内存管理机制，尽管在过去几十年中不断优化，但在面对TB级乃至PB级堆内存，以及要求亚毫秒级甚至微秒级延迟的应用场景时，其固有的伸缩性和不可预测的暂停时间成为了系统性能的瓶颈。本书首先系统地梳理了自上世纪八十年代以来主流垃圾回收算法（如标记-清除、复制、分代回收）的设计哲学、性能权衡及其局限性。通过对现有技术的深入剖析，我们明确指出了限制系统扩展性的核心障碍，特别是“Stop-The-World”（STW）暂停时间与堆容量之间的非线性增长关系。章节将详尽探讨以下关键议题： 1. 延迟敏感型应用的特征分析：界定何为“低延迟”，以及不同行业（金融、游戏、大规模分布式服务）对内存回收停顿时间的具体量化要求。 2. 并发与并行处理的冲突点：分析在多核多线程环境下，内存回收操作与应用程序线程之间的同步与竞争问题，以及如何设计无锁或弱锁的并发结构。 3. 硬件演进对内存模型的影响：考察现代CPU缓存层次结构、内存访问模式，以及固态存储技术对垃圾回收算法设计提出的新约束和新机遇。第二部分：系统架构设计哲学——构建自适应的内存回收框架本书的核心篇幅在于阐述构建一个面向未来、具备高度可扩展性和极低延迟特性的内存回收系统的设计蓝图。这不仅仅是算法的迭代，更是对整个运行时环境（Runtime Environment）交互模式的重塑。我们将详细介绍支撑高级回收策略的关键架构组件和设计原则： 1. 并发活跃对象追踪机制的构建：探讨如何设计高效的数据结构和屏障（Barrier）机制，使得应用程序线程可以在几乎不中断的情况下，安全地协助回收器完成对象在“存活”与“待回收”状态间的转换标记工作。重点分析内存屏障（Memory Barriers）在保证数据一致性与最小化性能开销之间的平衡艺术。 2. 分层调度与工作窃取（Work Stealing）：介绍如何设计一个智能的调度系统，用以动态分配回收任务给空闲的处理器核心，确保回收工作能够均匀分布，避免局部热点，从而实现回收进度的线性扩展。 3. 内存布局与访问优化：研究如何通过控制对象的物理布局（如压缩引用、对象对齐）来提高CPU缓存命中率，并减少回收器在扫描堆时需要处理的数据量。这部分内容侧重于理论与实践结合，指导如何使算法设计与底层内存访问模式高度契合。第三部分：实现细节与调试方法论本部分将从系统实现的角度，深入探讨前述设计理念如何转化为可运行的代码。内容聚焦于运行时环境（Runtime）与垃圾回收器之间的接口协议、错误处理与健壮性保障。 1. 运行时环境集成：描述如何将新的回收逻辑安全地嵌入到现有的虚拟机或执行引擎中，包括初始化、生命周期管理以及在异常情况下如何安全地暂停或恢复应用线程。 2. 内存分配器与回收器的协同：探讨内存分配策略（如TLABs或Thread Local Allocation Buffers）如何与并发回收机制紧密配合，确保分配操作的快速性不受回收操作的干扰。 3. 性能分析与故障排除：提供了针对此类复杂系统的专用分析工具集的使用方法和数据解读指南。重点讲解如何识别并区分由应用代码缺陷、并发同步开销以及回收器本身的效率低下所导致的性能问题，从而指导系统调优方向。本书的读者对象包括资深的系统软件工程师、虚拟机开发者、需要构建超低延迟分布式系统的架构师，以及对计算机底层原理有浓厚兴趣的研究人员。它提供了一种全新的视角来看待内存管理这一被认为是“后台任务”的领域，展示了如何通过精妙的系统设计，将内存回收从性能的“紧箍咒”转变为系统扩展性的强大驱动力。通过阅读本书，读者将掌握构建下一代高性能运行时系统的核心能力。

作者简介

彭成寒高级Java工程师，目前主要从事风控系统设计、算法建模、大数据处理等工作，有超过10年的Java和C++开发经验。

目录信息

前言
第1章　垃圾回收器概述 1
1.1 垃圾回收算法 2
1.2 JVM垃圾回收器 2
1.2.1 串行回收 3
1.2.2 并行回收 4
1.2.3 CMS 4
1.2.4 G1 5
1.2.5 ZGC 15
1.2.6 Shenandoah 19
第2章　ZGC内存管理 21
2.1 操作系统地址管理 21
2.2 ZGC内存管理 22
2.2.1 多视图映射 25
2.2.2 ZGC多视图映射 27
2.2.3 页面设计 30
2.2.4 对NUMA的支持 31
2.2.5 ZGC中的物理内存管理 32
2.2.6 ZGC中的虚拟内存管理 34
2.2.7 ZGC内存预分配 35
2.3 ZGC对象分配管理 36
2.3.1 对象空间分配 39
2.3.2 页面分配 42
第3章　ZGC线程 48
3.1 线程的基本概念 48
3.2 控制线程 49
3.2.1 时钟触发器 51
3.2.2 消息触发 53
3.2.3 VMThread 56
3.3 工作线程 59
3.4 垃圾回收触发的时机 62
第4章　ZGC垃圾回收算法的设计 67
4.1 并发垃圾回收算法 67
4.1.1 并发垃圾回收算法概述 67
4.1.2 ZGC并发算法的设计 68
4.2 并发处理 70
4.2.1 并发处理概述 71
4.2.2 ZGC并发处理算法 73
4.2.3 ZGC并发处理算法演示 75
第5章　ZGC垃圾回收算法的实现 78
5.1 垃圾回收的实现 78
5.1.1 初始标记 78
5.1.2 并发标记 88
5.1.3 再标记和非强根并行标记 94
5.1.4 非强引用并发标记和引用并发处理 98
5.1.5 重置转移集 105
5.1.6 回收无效的页面 106
5.1.7 选择待回收的页面 106
5.1.8 初始化待转移集合的转移表 108
5.1.9 初始转移 108
5.1.10 并发转移 110
5.1.11 垃圾回收算法再讨论 111
5.2 垃圾回收算法演示 112
第6章　ZGC日志解读 120
6.1 Xlog简介 120
6.2 测试用例设计 123
6.3 ZGC初始化信息 125
6.4 垃圾回收触发信息 127
6.5 垃圾回收过程中每一步的信息 130
6.6 统计信息 137
6.6.1 垃圾回收器信息 137
6.6.2 竞争信息 137
6.6.3 同步等待信息 139
6.6.4 内存信息 140
6.6.5 垃圾回收步骤信息 142
6.6.6 子阶段信息 144
6.6.7 线程信息 146
第7章　ZGC参数和基准测试 147
7.1 参数简介 147
7.1.1 ZGC新引入参数 147
7.1.2 GC通用参数 149
7.2 测试评估 150
7.2.1 测试准备 151
7.2.2 测试与测试报告 154
第8章　ZGC的发展与展望 160
8.1 类回收 161
8.2 单代回收 164
8.3 新功能和多平台 165
第9章　JVM编译调试 166
9.1 下载源代码 166
9.2 代码概览 167
9.3 编译JVM 168
9.4 调试ZGC 169
9.4.1 启动GDB 170
9.4.2 对象分配 170
9.4.3 触发垃圾回收 172
9.4.4 初始标记 172
9.4.5 并发标记 173
9.4.6 初始转移 174
9.4.7 并发转移 176
9.4.8 重定位 176
9.5 使用HSDB学习JVM中对象布局 178
9.5.1 C++对象布局原理 178
9.5.2 Java对象布局原理 180
9.5.3 用HSDB分析Java对象布局 180
第10章　Shenandoah简介 192
10.1 概述 192
10.2 Shenandoah垃圾回收策略 193
10.3 Shenandoah垃圾回收算法 194
10.3.1 正常回收算法 195
10.3.2 遍历回收算法 197
附录A　Cassandra简介 200
附录B　YCSB简介 202
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

从工具书的角度来看，这本书的结构编排堪称典范。它并没有把所有的技术点堆砌在一起，而是巧妙地将理论讲解、设计思路、关键代码剖析以及潜在的陷阱与优化点穿插进行。特别是对于那些打算参与到JVM内核开发或者特定领域（如实时计算、超低延迟交易系统）的工程师，这本书提供了可以直接参考的蓝图。书中对ZGC核心数据结构（如`Region Heap`的组织方式）的讲解，细致到指针如何存储、如何利用位图进行快速查询。这种对基础架构的深度挖掘，是教科书级别的。它不仅仅是告诉你“ZGC很快”，而是清晰地展示了“ZGC为什么快”的每一步逻辑推导，这对于建立扎实的技术自信心和解决复杂问题的能力至关重要。我强烈推荐给任何一个想在并发编程和系统底层优化领域深耕的人。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的行文风格非常严谨且富有逻辑性，对于像我这样习惯于自顶向下学习的技术人员来说，非常友好。它没有一开始就抛出复杂的细节，而是先构建了一个宏观的视角，解释为什么需要ZGC这样的并发、低延迟收集器，以及它相对于G1等前辈的优势和权衡。随后，作者逐步深入到具体的实现细节，例如ZGC如何使用**着色指针（Colored Pointers）**来标记对象状态，以及这些标记如何在不中断应用线程的情况下高效地完成。我特别欣赏作者在描述复杂交互场景时，会用清晰的流程图和伪代码来辅助说明，这极大地降低了理解门槛。更难得的是，书中还探讨了ZGC在不同硬件架构和操作系统环境下的潜在兼容性问题及优化方向，这说明作者的视野并不仅限于代码本身，而是涵盖了整个运行环境的考量。

评分☆☆☆☆☆

这本关于ZGC的书简直是为那些对JVM底层机制充满好奇的工程师量身定做的。我花了大量时间去研读它，最让我印象深刻的是作者对垃圾回收器设计理念的深入剖析。书中不仅详细讲解了ZGC的各个阶段，如并发标记、并发清除、读屏障的引入与实现，还穿插了大量现实世界中遇到的挑战以及是如何通过精妙的算法设计来克服这些困难的。特别是关于并发标记阶段如何保证GC停顿时间极短的描述，让我茅塞顿开。过去我对GC的理解大多停留在理论层面，但这本书真正做到了“从0到1”的还原，它不是简单地罗列API，而是深入到源代码级别的逻辑推演，每一个数据结构的选择、每一个内存屏障的设置背后都有其深刻的工程考量。对于想从应用调优层面晋升到系统设计层面的开发者来说，这本书无疑是极好的催化剂。它展现了现代垃圾回收器设计美学，那种在高性能和低延迟之间寻求极致平衡的艺术感，让人读后忍不住想动手实践一番。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值远超一本技术手册，它更像是一份关于现代系统软件设计哲学的指导书。作者在描述ZGC的设计决策时，总是能体现出一种“大道至简”的智慧。面对海量的并发操作和严格的实时性要求，如何做出取舍？书中对**内存分配器**和**释放策略**的描述，揭示了现代低延迟GC背后的经济学原理。我印象深刻的是关于ZGC如何处理大对象和巨型对象（Humongous Objects）的策略，这部分内容往往是其他GC书籍中一带而过的。这里的论述非常细致，涉及到如何在不破坏整体并发流程的前提下，高效地将这些“大块头”进行回收。读完后我发现，很多过去困扰我的GC卡顿问题，其根源可能并非是GC算法本身的问题，而是对内存布局和对象生命周期理解不够透彻。这本书提供了一种更深刻的、自底向上的视角来审视这些问题。

评分☆☆☆☆☆

我之前阅读过不少关于JVM调优的资料，但大多集中在如何设置堆大小、选择合适的GC算法参数上。这本书则完全是另一个维度——它教你如何“制造”一个优秀的GC算法。书中对ZGC的**并发性**处理的剖析达到了令人惊叹的深度。比如，如何设计一个高效的读屏障，保证在并发标记过程中，引用关系的变动不被遗漏，同时又将屏障开销降到最低。作者通过对比不同的屏障实现方式（如Slate vs. Snapshot-at-the-beginning），清晰地论证了ZGC选择当前方案的原因。这不仅仅是学习一个技术，更像是在旁听一场顶尖系统架构师的方案评审会。对于那些希望深入理解现代并发编程和内存模型的人来说，这本书提供了绝佳的案例，让你明白在追求极致性能时，对时间线和空间模型的控制是多么精妙和复杂。

评分☆☆☆☆☆

之前上学的时候有一个梗，说在食堂里吃饭，吃完把餐盘端走清理的是 C++ 程序员，吃完直接就走的是 Java 程序员。确实，在 Java 的世界里，似乎我们不用对垃圾回收那么的关注。很多初学者不懂 GC，也能写出一个能用甚至还不错的程序或系统。但其实这并不代表 Java 的 GC 就不重要。相反，它是那么的重要和复杂，以至于出了问题，那些初学者除了打开 GC 日志，看着一堆0101的天文，啥也做不了。

评分☆☆☆☆☆