本书主要展示了如何在当今先进的多核硬件和复杂的操作系统环境下，系统且主动地提高Java 性能。本书对Charlie Hunt 和Binu John 的经典图书Java Performance 进行延伸，提供了两个前所未有的、强大的Java 平台创新细节：Garbage First（G1）垃圾收集器和HotSpot 虚拟机服务代理。阅读本书，你就可以在任何情况下从JDK8 或9 中发挥Java 的*性能。

本书作者是Java性能和Java HotSpot 虚拟机领域的佼佼者，帮助你利用现代软工实践提高性能，避免常见错误，从实战生涯中总结技巧和窍门。
　　利用G1克服并行、串行和CMS垃圾收集器的局限性了解G1 GC收集的各个阶段，包括年轻代和老年代在G1的引擎下微调您的应用程序确定潜在优化方案，解释实验结果，并付诸行动探索的HotSpot虚拟机内部使用热点VM服务代理分析、分流，并解决不同的热点

推荐序1
若干年前，Charlie Hunt出过一本Java之父Gosling欣然作序推荐的Java TM
Performance，我现在还记得推荐语中那些星光熠熠的名字Azul的R大莫枢，阿里花名叫毕玄的林昊，《深入理解Java虚拟机》的作者周志明等等。
若干年后，Charlie Hunt又出了它的姊妹篇Java Performance Companion（中文书名为《Java性能调优指南》）。 这次轮到我被春雨邀来作序，深感荣幸。
与前一本大而全的Java调优圣经相比，这本薄薄的姊妹篇只深入讲解了两件事情：一是很多人知道但并不太精通的G1垃圾收集算法，另一个是JDK自带的，强大但鲜有人知，面试里问谁谁死的工具HotSpot Serviceability Agent。为什么要单挑这两点来出一本书呢，大概是作者觉得一线的Java性能调优工程师以及负责Trouble Shooting的大神，都需要掌握这些细节，而目前已有的书籍和文章，又达不到作者期望的深度吧。
与Java程序员相依相伴了很多年的CMS垃圾收集算法，随着现在Java应用的内存越占越大的情况，在暂停时间上有点力不从心了。但压测的经历告诉我们，不是简单地把算法改成G1就可以。从十年前G1理论的提出，到在JDK8里真正可用，JVM的工程师们反复打磨了漫长的时光，可见其实现是相当复杂的。如果真的在生产环境对延时敏感严苛的应用上使用它，你需要了解更多的实现细节，更多的优化技巧，才能有足够的信心去把控未来可能出现的情况本书正好提供了这方面的内容。
而另一个SA就更好玩了。大部分负责火线处理状况的工程师都会用Thread Dump、 Heap Dump 、BTrace来获取JVM和应用的状态，偶然间，我也在R大指导下，用过gdb来查找线程死锁的原因。其实，JDK还为这些苦恼的救火员们，准备了另一份强大的分析工具SA及其可视化的工具HSDB。可惜搜遍互联网，也就只有R大写过一篇介绍，还有寒泉子和占小狼写过使用的案例。希望凭这本书，能多制造出几个在自己公司里充当定海神针的大神来。
如果我没有加入唯品会的基础架构部，也不会每天睁眼就面对各种服务调用超时、GC暂停、并发锁或其他不可描述的奇怪状况，也不会获得如此多的锻炼和感悟。我有感于此，希望有更多的Java程序员，在业务代码开发之外，永远对性能优化，对优雅代码，保持自己的欲望；对各种意外情况，保持好奇心而不是恐惧感。最后做个广告（嗯，侠少答应的写序的福利），我的所有这些Java工作的日常与思考，都会写在个人微信号春天的旁边里，欢迎来访。

肖桦（江南白衣）
唯品会高级架构师
推荐序2
侠少邀请我为本书写序已经挺久了，直到2017年春节假期之后才开始动笔，再拖都有点过意不去了，在此还是要感谢下侠少及博文视点对我的信任和包容。
本序主要分为两部分，一部分是对本书的内容做一个大致的介绍，另外一部分是简述下本人走上JVM这条路的心路历程。
收到本书样稿之后满怀期待地看了起来，当我第一次看到目录时还是震惊了一下，因为本书的重点在G1 GC和SA，两者实际上并没有多大关系，将它们俩合在一起写成此书，本人觉得挺新鲜的，而且本书有且仅有这两者，不过再想想这本书的名字，其实也合情合理。
G1 GC是HotSpot重点发展的GC算法，和其他GC算法最大的区别是弱化了分代的概念，引入了分区的思想，从JDK8开始算比较稳定了，官方也推荐大家使用G1 GC来替代CMS GC，是未来大家首选的GC算法。尽管G1希望能做到自适应，但是毕竟每个系统的特性不一样，最终可能仍然省不了参数调优的活，本书从实现的角度来阐述了这个算法的各个细节，另外值得一提的是，书中提到的细节完全可以映射到代码中来一起看，它将带您一步步揭开G1 GC的神秘面纱。另外我曾有幸和本书的作者之一Monica有过一面之缘，她谈及对G1的理解还是让我挺惊讶的。
SA作为JDK自带的一款优秀的分析工具，本身就是用Java实现的，所以它可以让JVM里的数据结构直接以Java的形式暴露在您面前，比如说我们方法调用会创建一个栈帧，那这个栈帧在JVM里是怎样的结构？又比如我们想要获取运行时加载的类的字节码，都可以直接通过API获取到。另外本书还介绍了一个重要的图形化工具HSDB，它是基于SA实现的，可以让您更直观地看到对象在VM里的数据结构以及对象依赖和被依赖的关系等，这个工具在我们在平时查问题的时候提供了极大的便利，可以这么说吧，如果您熟悉SA的数据结构，那您对JVM的数据结构也算清晰了解了，它为我们Java开发者打开了学习JVM的另外一扇大门。
接下来说说我的经历吧，其实我算不上JVM领域的前辈，更谈不上JVM领域的精英，说是JVM领域的一个新手一点不为过。阿里是我2010年大学毕业后的第一份工作（目前我还一直在支付宝），它是一个Java王国，对Java重度依赖，然而我在进阿里之前对Java其实并没有进行太深入的学习，可以说了解的非常少，主要技能集中在Flex/Flash/ActionScript领域，现在没有进入前端界其实还是有点小遗憾的，因为一直都喜欢所见即所得的这种感觉。进入支付宝之后我从事的是Java框架研发的偏基础性质的工作，一干就是三四年，非常感谢这段宝贵的经历，让我从前端过渡到了后端，同时让我有足够多的机会碰到各种中间件周边技术的疑难杂症，并不断尝试去解决他们。后面我们框架做大版本升级改造，迁移到标准的OSGI容器equniox上来，于是碰到了大量的类加载问题，譬如ClassNotFoundException、LinkageError等这些问题，如果对类加载机制不是很熟悉还是比较难解决的，我们当时仅仅对JDK层面的类加载机制熟悉，深入到JVM里的实现就完全是个黑盒了，类似LinkageError这种问题在您看了JVM里的实现之后才可能有更深的理解，就这样一个偶然的机会开始下载OpenJDK代码，并研究起JVM来，不过说来也奇怪，在此之后公司碰到的JVM的问题感觉也越来越多了，比如内存溢出、频繁GC、系统卡死等。我在2014年年底的时候正式加入到了阿里JVM团队，开始了真正的JVM探索之旅。
在探索JVM的过程中，我基本是问题驱动型的，因为我们在平时工作过程中也很容易碰到很多JVM相关的问题，通过一个个攻破这些问题从而积累了不少实践经验，对实现原理也慢慢地熟悉起来，针对一些比较有代表性的文章，我常常会将解决思路记录成文保存下来，并通过个人博客（http://lovestblog.cn），个人微信公众号（你假笨），或者阿里内部的ATA技术论坛等进行传播，希望这些经验能帮助到更多的人，让他们少走弯路，更多的精力能花在他们自己的业务开发上面。
你假笨
阿里JVM专家寒泉子
译者序

早些年用C/C 做开始时，内存管理错误一直是程序员们（包括我）在开发中面对的最大的困扰之一，各种内存方面的怪异问题经常把人折磨的欲仙欲死，当然我也不否认Debug过程极其有效的帮助我更深入的学习了内存管理机制。在最初转向Java开发时，我觉得就像笼罩在头上几十年的雾霾一下都不见了，要对象是吗？来吧，new一个。再也不用管要不要或什么时候free或delete。 但随着了解的不断深入，我们发现天底下真的没有免费的午餐，有所得也就必有所失。在享受垃圾收集器的便利的同时，也许你就要忍受其带来效率的降低（原因有很多，比如配置不当）。而且这些年垃圾收集的技术一直在持续发展，是否采用垃圾收集？采用何种垃圾收集？如何调优？等等。一系列的问题，慢慢成为架构设计时就要考虑的问题，而不再仅仅是自动回收内存那么简单。于是乎，深入了解垃圾收集技术，就十分必要了。
垃圾收集技术本身不是一个新技术，各种效率方面的质疑与探讨也不是什么新话题，而垃圾收集器本身也发展了一代一代又一代。但很多开发人员因为工作原因本身，停留在知其然而不知其所以然的层面上。而本书，针对Java G1垃圾收集器以及调试诊断方面，做了全面而深入的总结，而专注于G1的书籍目前几乎是个空白，本书的出现恰好弥补了这方面的内容。本书的发起者及作者之一的Charlie Hunt，其也是Java应用性能调优圣经《Java性能优化权威指南》的作者，他曾任Oracle公司首席JVM性能工程师，负责HotSpot Java虚拟机和Java SE类库性能的改进。而其他几位作者同样在G1垃圾收集器方面有非常深厚的功底和丰富的调优经验。本书作为《Java性能优化权威指南》的姊妹篇，内容可能不如其那么丰富，但本书在G1的细节方面会更加的深入与广泛。
作为译者，我已经尽可能地避免错误和疏漏出现在译本中，不过由于译者本人能力有限，书中难免有些不妥之处，希望广大读者与同行批评指正。
最后要感谢电子工业出版社的张春雨老师与倩雪编辑，感谢他们在我翻译过程中给予的帮助和包容。同时还要感谢家人和朋友的宝贵支持，这段时间基本处于失联状态，现在我胡汉三又回来啦。谢谢你们。

李源
途牛旅游网供应链研发中心总经理
前言

欢迎来到Java

李源，硕士，解放军某医院医学信息中心工程师，从事医学信息化工作10年，在网络建设、软件开发及科研方面具有丰富经验，熟悉C#、Java、ASP.NET等多种编程语言，曾自主研制国内首套智能防倒号自助挂号系统，并获得国家专利。

　　Charlie Hunt（芝加哥，伊利诺伊州）目前是一名在Oracle主导各种Java SE和HotSpot VM项目的JVM工程师，他的首要关注点在维持吞吐量和延迟的同时减少内存占用量。他也是JavaTM Performance 一书的第一作者。他是JavaOne大会的常任主持，并被公认为是Java超级明星。他同样是很多会议的发言人，包括QCon、Velocity、GoTo和Dreamforce。Charlie之前为Oracle主导过各种Java SE和HotSpot VM项目，经历过多个不同性能的岗位，包括在Salesforce.com担任性能工程架构师，以及在Oracle和Sun Microsystems担任HotSpot VM性能架构师。他在1998年写下了他的第一个Java应用程序，在1999年作为Java高级架构师加入Sun Microsystems，从那以后一直对Java和JVM的性能抱有热情。

　　Monica Beckwith是一位独立的性能顾问，主要从事优化基于Java虚拟机的服务级系统的客户应用程序。她过去的工作经历包括Oracle、Sun Microsystems和AMD。Monica曾经从事用Java HotSpot VM优化JIT编译器、生成代码、JVM启发式算法，以及垃圾收集和垃圾收集器方面的工作。她是许多会议上的固定发言人并多次发表主题为垃圾收集、Java内存模型等的文章。Monica领导过Oracle的G1垃圾收集器性能团队，并被人称为JavaOne摇滚明星。

　　Poonam Parhar （圣克拉拉，加利福利亚州）现在是一名在Oracle的JVM支持工程师，她的主要工作职责是解决针对JRockit和HotSpot VM的客户升级问题。她喜欢调试和排除故障，并且一直关注着HotSpot VM适用性和可维护性的提升。她明确了HotSpot VM里很多复杂的垃圾收集问题，并且为了能更方便进行故障排除和修复垃圾收集器相关的问题，她一直致力于提升调试工具和产品可维护性。她为可适用性代理调试器做出很多贡献，并为它开发了一个VisualVM插件。她在2011年的JavaOne会议上分享了适用于SA 的VisualVM插件。为了帮助客户和Java社区，她通过在https://blogs.oracle.com/poonam/上维护博客来分享自己的工作经验和知识。

　　Bengt Rutisson（斯德哥尔摩，瑞典）是一名Oracle的JVM工程师，他在HotSpot工程团队工作。过去十年一直从事关于JVM里的垃圾收集器的工作，他最初接触的是JRockit VM，随后六年使用HotSpot VM。Bengt是OpenJDK项目中的积极参与者，在特性、稳定性修复以及性能增强方面做出了许多贡献。

前言 VII
致谢 IX
作者介绍 XII
第1章 Garbage First综述 1
术语 1
并行垃圾收集器 2
串行垃圾收集器 4
并发标记清除（CMS）垃圾收集器 5
收集器的概括总结 7
Garbage First（G1）垃圾收集器 8
G1设计 10
巨型（Humongous）对象 12
Full垃圾收集 12
并发周期 13
堆空间调整 13
引用 14
第2章 深入Garbage First垃圾收集器 15
背景 15
G1中的垃圾收集 16
年轻代 17
年轻代收集暂停 18
对象老化与老年代 19
巨型分区 19
混合收集 22
收集集合及其重要性 24
已记忆集合及其重要性 24
并发优化线程以及栅栏 28
G1 GC的并发标记 30
并发标记阶段 34
初始标记 34
根分区扫描 34
并发标记 34
重新标记 36
清除 36
转移失败与Full收集 37
引用 38
第3章 Garbage First垃圾收集器性能优化 39
年轻代收集的各阶段 39
所有并行活动的开始 41
外部根分区 42
已记忆集合和已处理缓冲区 42
已记忆集合总结 44
转移和回收 47
终止 47
GC外部的并行活动 48
所有并行活动总结 48
所有串行活动的启动 48
其他串行活动 49
年轻代调优 50
并发标记阶段调优 52
混合垃圾收集阶段回顾 54
混合垃圾收集阶段调优 56
避免转移失败 59
引用处理 60
观察引用处理 60
引用处理调优 62
引用 65
第4章 The Serviceability Agent 67
SA是什么 67
为什么要用SA 68
SA组件 68
JDK中的SA二进制文件 69
SA的JDK版本说明 69
SA如何获得Hotspot虚拟机的内部数据结构 70
SA版本对照 71
SA调试工具 72
HSDB 72
HSDB工具 80
命令行Hotspot调试器CLHSDB 100
其他工具 103
CoreDump和崩溃Dump文件 109
调试非本地生成的Core文件 109
SA的共享库问题 110
消除共享库问题 110
SA的系统属性 111
SA的环境变量 113
JDI实现 114
扩展SA工具 115
VisualVM的SA插件 118
VisualVM中怎样安装SA插件 119
SA插件使用 119
SA插件功能 120
用SA做故障分析 124
内存溢出错误分析 124
诊断语言层死锁 132
事后分析Hotspot虚拟机崩溃 137
附录 虚拟机命令行附加参数探秘 145
索引 155