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本書介紹JVM和垃圾回收基礎知識、垃圾回收原理和實現、JVM垃圾回收的參數、ARM伺服器上的GC優化和調整，涉及部分垃圾回收的理論知識，但關注工程實踐。希望通過對實踐的分析，讓讀者瞭解如何實現一款“令人滿意”的垃圾回收器，即滿足業務訴求，在停頓時間、輸送量、資源消耗、實現複雜度、穩定性等方面進行了折中的垃圾回收器。
全書共分為四個部分：第一部分，介紹虛擬機器執行的基礎知識以及垃圾回收的相關知識；第二部分，介紹JVM中實現的六種垃圾回收演算法；第三部分，介紹JVM提供了哪些參數用於控制垃圾回收的運行；第四部分，以鯤鵬920為例介紹ARM伺服器以及在ARM伺服器下如何實現GC才能充分發揮硬體的性能。
前言
第一部分Java虛擬機器和垃圾回收基礎知識
第1章Java代碼執行過程介紹3
1.1代碼執行過程概述3
1.1.1編譯執行4
1.1.2解釋執行4
1.1.3混合執行4
1.2從C代碼執行過程看編譯器和作業系統協同工作5
1.2.1從原始程式碼到目標代碼5
1.2.2作業系統如何執行目標代碼7
1.3從C++代碼的執行過程看編譯器支援物件導向語言9
1.3.1封裝支持10
1.3.2繼承支持11
1.3.3多態支持12
1.4Java代碼執行過程簡介13
1.4.1Java代碼到位元組碼15
1.4.2JVM載入位元組碼16
1.4.3解釋執行17
1.4.4編譯執行22
1.5記憶體管理26
1.6執行緒管理27
1.7擴展閱讀：JIT概述27
第2章JVM中垃圾回收相關的基本知識30
2.1GC演算法分類30
2.2GC涉及的物件表示32
2.3GC演算法概述34
2.3.1複製演算法34
2.3.2標記清除演算法36
2.3.3標記壓縮演算法37
2.3.4分代回收38
2.4GC的根40
2.4.1強根40
2.4.2Java引用引入的弱根42
2.4.3JVM優化實現引入的弱根43
2.4.4JVM中根的構成45
2.5安全點46
2.5.1解釋執行緒進入安全點46
2.5.2編譯執行緒進入安全點47
2.5.3本地執行緒進入安全點48
2.5.4JVM內部併發執行緒進入安全點48
2.5.5安全點小結49
2.6擴展閱讀：垃圾回收器請求記憶體設計50
第二部分JVM垃圾回收器詳解
第3章串列回收57
3.1分代堆記憶體管理概述57
3.1.1堆設計58
3.1.2分代邊界60
3.1.3回收設計思路62
3.2新生代記憶體管理63
3.2.1新生代記憶體分配64
3.2.2垃圾回收的觸發機制67
3.2.3適用于單執行緒的複製回收演算法69
3.2.4適用於分代的複製回收演算法73
3.2.5引用集管理75
3.3老生代記憶體管理79
3.3.1堆空間回收的觸發80
3.3.2堆空間回收演算法過程介紹81
3.3.3適用於分代的標記壓縮演算法83
3.3.4標記-壓縮的優化86
3.4擴展閱讀：不同的複製演算法比較及對程式師的啟迪88
第4章併發標記清除回收92
4.1記憶體管理92
4.2並行的新生代回收95
4.2.1一般根集合的並行處理96
4.2.2老生代到新生代引用的並行處理97
4.2.3卡表的競爭操作介紹99
4.2.4並行複製演算法卡表設計103
4.3併發回收的難點105
4.3.1三色標記法105
4.3.2難點示意圖105
4.3.3讀屏障處理107
4.3.4寫屏障之增量標記107
4.3.5寫屏障之SATB標記108
4.4併發的老生代回收108
4.4.1記憶體管理109
4.4.2標記清除演算法概述112
4.4.3併發演算法觸發時機113
4.4.4併發標記清除之初始標記114
4.4.5併發標記清除之併發標記116
4.4.6併發標記清除之預清理118
4.4.7併發標記清除之可終止預清理120
4.4.8併發標記清除之再標記123
4.4.9併發標記清除之清除124
4.4.10併發標記清除之記憶體空間調整126
4.4.11併發標記清除之重定127
4.4.12併發演算法難點127
4.5Full GC131
4.6擴展閱讀：標記棧溢出的各種處理方法131
4.6.1重新標記法132
4.6.2全域列表法132
4.6.3逆指針法133
4.7擴展閱讀：中繼資料記憶體管理133
4.7.1記憶體管理133
4.7.2分配135
4.7.3回收135
4.7.4中繼資料管理的優化136
第5章並行回收138
5.1記憶體管理138
5.1.1記憶體管理模型140
5.1.2NUMA支持141
5.1.3記憶體分配和GC觸發流程143
5.2Minor GC144
5.3Full GC145
5.3.1演算法概述145
5.3.2演算法實現與演示148
5.4擴展閱讀：並行任務的負載均衡機制151
5.4.1並行任務的竊取153
5.4.2並行任務的終止156
第6章垃圾優先160
6.1記憶體管理概述162
6.1.1分代下的分區管理163
6.1.2新生代大小設計164
6.1.3回收機制的設計166
6.2引用集設計169
6.2.1引用集存儲169
6.2.2引用集處理流程172
6.2.3引用集寫入174
6.3新生代回收和混合回收176
6.3.1回收過程中引用關係處理178
6.3.2混合回收導致停頓時間不符合預期的處理方法178
6.3.3NUMA-Aware支持180
6.3.4雲場景的支持180
6.3.5併發標記和Minor GC、Mixed GC的交互181
6.4併發標記183
6.4.1SATB演算法介紹183
6.4.2增量併發標記演算法186
6.5Full GC188
6.5.1串列實現演算法188
6.5.2並行實現演算法189
6.6擴展閱讀：OpenJ9中的Balanced GC介紹190
6.6.1記憶體管理的區別191
6.6.2大物件設計的區別192
6.6.3回收的區別193
6.6.4併發標記的區別194
6.6.5Full GC與Balanced GC的區別195
第7章Shenandoah196
7.1記憶體模型198
7.1.1記憶體分配198
7.1.2垃圾回收的觸發198
7.2併發標記設計200
7.3併發轉移設計201
7.3.1引用不變性202
7.3.2目標空間不變性203
7.3.3源空間不變性205
7.4垃圾回收實現206
7.4.1垃圾回收策略206
7.4.2垃圾回收模式207
7.4.3正常回收演算法208
7.4.4優化模式垃圾回收209
7.4.5垃圾回收的降級209
7.4.6遍歷回收演算法210
7.4.7垃圾回收觸發的時機211
7.4.8其他細節211
7.5擴展閱讀：OpenJ9中的即時垃圾回收器Metronome介紹214
第8章ZGC219
8.1記憶體管理222
8.1.1記憶體管理模型222
8.1.2高速分配設計224
8.2回收設計226
8.2.1演算法概述227
8.2.2視圖狀態229
8.2.3讀屏障232
8.2.4高效的標記和轉移設計234
8.2.5垃圾回收觸發的時機239
8.3垃圾回收實現243
8.3.1回收實現243
8.3.2多執行緒高效地標記244
8.3.3多執行緒高效地轉移246
8.3.4標記和重定位合併的優缺點246
8.4ZGC新特性概覽247
8.4.1併發類卸載248
8.4.2併發根掃描249
8.5擴展閱讀：分配預測模型的理論基礎251
第三部分JVM中垃圾回收相關參數介紹
第9章GC通用參數259
9.1GC生產參數259
9.1.1GC選擇相關參數259
9.1.2GC工作執行緒相關參數261
9.1.3記憶體設置相關參數263
9.1.4停頓時間相關參數274
9.1.5執行效率相關參數275
9.1.6大頁和NUMA參數284
9.1.7GC日誌相關參數285
9.1.8其他參數285
9.2GC實驗參數288
9.2.1GC選擇相關參數288
9.2.2引用處理相關參數288
9.2.3GC任務均衡相關參數288
9.3GC 診斷參數289
9.3.1GC工作執行緒相關參數289
9.3.2GC校驗相關參數290
9.3.3其他參數291
9.4可動態調整的參數292
9.5重要參數小結293
第10章Parallel GC參數294
10.1生產參數294
10.1.1並行壓縮相關參數294
10.1.2並行複製相關參數296
10.2重要參數小結296
第11章CMS參數298
11.1生產參數298
11.1.1老生代分配相關參數298
11.1.2老生代合併相關參數300
11.1.3空閒列表管理相關參數300
11.1.4老生代預清理相關參數303
11.1.5老生代再標記相關參數306
11.1.6Minor GC相關參數307
11.1.7老生代GC觸發控制相關參數308
11.1.8老生代並行/併發控制相關參數310
11.1.9其他參數311
11.2診斷參數313
11.2.1老生代碎片化相關參數313
11.2.2Minor GC效率相關參數314
11.2.3其他參數314
11.3可動態調整的參數314
11.4重要參數小結315
第12章G1參數316
12.1生產參數316
12.1.1併發標記相關參數316
12.1.2引用集處理相關參數318
12.1.3記憶體設置相關參數321
12.1.4Minor GC相關參數321
12.1.5GC觸發控制相關參數322
12.1.6混合回收相關參數322
12.2實驗參數323
12.2.1記憶體設置相關參數323
12.2.2Minor GC相關參數324
12.2.3混合回收相關參數325
12.2.4其他參數325
12.3可動態調整的參數326
12.4診斷參數326
12.5重要參數小結327
第13章Shenandoah參數328
13.1生產參數328
13.1.1垃圾回收模式相關參數328
13.1.2垃圾回收策略相關參數329
13.2實驗參數329
13.2.1記憶體設置相關參數329
13.2.2垃圾回收策略及相關參數330
13.2.3併發標記相關參數335
13.3診斷參數336
13.4重要參數小結338
第14章ZGC參數339
14.1生產參數339
14.2診斷參數341
14.3重要參數小結342
第四部分ARM伺服器上的GC挑戰和優化
第15章泰山伺服器概述345
15.1ARM架構346
15.1.1ARM介紹346
15.1.2ARMv8-A特性348
15.2鯤鵬處理器353
15.2.1晶片架構353
15.2.2記憶體管理子系統355
15.2.3流水線技術356
15.2.4記憶體一致性357
15.3泰山伺服器358
第16章AArch64平臺上的GC挑戰和優化363
16.1記憶體序363
16.2眾核架構對性能的影響369
16.3NUMA對性能的影響370
16.4其他影響370
