前言

*1章  Java性能調優概述1

1.1  性能概述1

1.1.1  看懂程序的性能1

1.1.2  性能的參考指標2

1.1.3  木桶原理與性能瓶頸2

1.1.4  Amdahl定律3

1.2  性能調優的層次5

1.2.1  設計調優5

1.2.2  代碼調優6

1.2.3  JVM調優6

1.2.4  數據庫調優6

1.2.5  操作繫統調優7

1.3  基本調優策略和手段7

1.3.1  優化的一般步驟8

1.3.2  繫統優化的注意事項8

1.4  小結9

*2章  設計優化10

2.1  善用設計模式10

2.1.1  單例模式10

2.1.2  代理模式15

2.1.3 模式24

2.1.4  裝飾者模式28

2.1.5  觀察者模式34

2.1.6  值對像模式38

2.1.7  業務代理模式41

2.2  常用的優化組件和方法44

2.2.1  緩衝44

2.2.2  緩存47

2.2.3  對像復用——池51

2.2.4  並行替代串行58

2.2.5  負載均衡58

2.2.6  時間換空間63

2.2.7  空間換時間64

2.3  小結66

第3章  Java程序優化67

3.1  字符串優化處理67

3.1.1  String對像及其特點67

3.1.2  substring()方法的內存洩漏69

3.1.3  字符串分割和查找72

3.1.4  StringBuffer和StringBuilder76

3.1.5  CompactStrings優化字符串存儲80

3.2  核心數據結構81

3.2.1  List接口81

3.2.2  Map接口88

3.2.3  Set接口100

3.2.4  優化集合訪問代碼101

3.2.5  RandomAccess接口103

3.3  使用NIO提升性能105

3.3.1  NIO中的Buffer類族和Channel106

3.3.2  Buffer的基本原理107

3.3.3  Buffer的相關操作109

3.3.4  MappedByteBuffer性能評估116

3.3.5  直接訪問內存119

3.4  引用類型121

3.4.1  強引用121

3.4.2  軟引用122

3.4.3  弱引用123

3.4.4  虛引用124

3.4.5  WeakHashMap類及其實現127

3.5  性能測試工具JMH129

3.5.1  JMH之Hello World130

3.5.2  JMH之指定測量模式131

3.5.3  JMH之對像作用域134

3.5.4  JMH之代碼消除135

3.6  有助於改善性能的技巧137

3.6.1  使用局部變量137

3.6.2  位運算代替乘除法138

3.6.3  替換switch139

3.6.4  一維數組代替二維數組141

3.6.5  提取表達式142

3.6.6  展開循環143

3.6.7  布爾運算代替位運算144

3.6.8  使用arrayCopy()145

3.6.9  使用Buffer進行I/O操作147

3.6.10  使用clone()代替new149

3.6.11  慎用Java函數式編程151

3.7  小結152

第4章  並行程序開發及優化153

4.1  並行程序設計模式153

4.1.1  Future模式153

4.1.2  Master-Worker模式161

4.1.3  Guarded Suspension模式165

4.1.4  不變模式172

4.1.5  生產者-消費者模式174

4.2  JDK多任務執行框架178

4.2.1  無限制線程的缺陷178

4.2.2  簡單的線程池實現179

4.2.3  Executor框架183

4.2.4  自定義線程池185

4.2.5  優化線程池大小189

4.2.6  擴展ThreadPoolExecutor189

4.3  JDK並發數據結構191

4.3.1  並發List191

4.3.2  並發Set193

4.3.3  並發Map194

4.3.4  並發Queue195

4.3.5  並發Deque197

4.4  並發控制方法199

4.4.1  Java內存模型與volatile199

4.4.2  同步關鍵字synchronized203

4.4.3  重入鎖205

4.4.4  讀寫鎖207

4.4.5  讀寫鎖的改進：StampedLock209

4.4.6  Condition對像210

4.4.7  信號量212

4.4.8  線程局部變量ThreadLocal214

4.5  鎖的性能和優化215

4.5.1  線程的開銷215

4.5.2  避免死鎖215

4.5.3  減少鎖持有時間219

4.5.4  減小鎖粒度220

4.5.5  讀寫分離鎖來替換獨占鎖221

4.5.6  鎖分離222

4.5.7  重入鎖和內部鎖224

4.5.8  鎖粗化224

4.5.9  自旋鎖226

4.5.10  鎖消除226

4.5.11  鎖偏向227

4.6  無鎖的並行計算228

4.6.1  非阻塞的同步/無鎖228

4.6.2  原子操作228

4.6.3  Amino框架簡介231

4.6.4  Amino集合231

4.6.5  Amino樹236

4.6.6  Amino圖237

4.6.7  Amino簡單調度模式238

4.7  協程240

4.7.1  協程的概念240

4.7.2  Kilim框架簡介241

4.7.3  Task及其狀態242

4.7.4  Fiber及其狀態242

4.7.5  Kilim開發環境配置243

4.7.6  Kilim之Hello World244

4.7.7  多任務通信246

4.7.8  Kilim實例及性能評估247

4.8  小結250

第5章  JVM調優251

5.1  Java虛擬機內存模型251

5.1.1  程序計數器251

5.1.2  Java虛擬機棧252

5.1.3  本地方法棧258

5.1.4  Java堆258

5.1.5  方法區260

5.2  JVM內存分配參數263

5.2.1  設置*大堆內存264

5.2.2  設置*小堆內存264

5.2.3  設置新生代266

5.2.4  設置持久代266

5.2.5  設置線程棧267

5.2.6  堆的比例分配269

5.2.7  堆分配參數總結270

5.3  垃圾收集基礎271

5.3.1  垃圾收集的作用272

5.3.2  垃圾回收算法與思想272

5.3.3  垃圾回收器的類型277

5.3.4  評價GC策略的指標278

5.3.5  新生代串行回收器278

5.3.6  老年代串行回收器279

5.3.7  並行回收器280

5.3.8  新生代並行回收器281

5.3.9  老年代並行回收器282

5.3.10  CMS回收器282

5.3.11  G1回收器285

5.3.12  Stop the World案例286

5.3.13  垃圾回收器對繫統性能的影響288

5.3.14  GC操作相關參數總結289

5.4  常用調優案例和方法291

5.4.1  將新對像預留在新生代291

5.4.2  大對像進入老年代294

5.4.3  設置對像進入老年代的年齡296

5.4.4  穩定與振蕩的堆大小296

5.4.5  吞吐量優先案例298

5.4.6  使用大頁案例298

5.4.7  降低停頓案例299

5.5  實用JVM參數299

5.5.1  JIT編譯參數299

5.5.2  堆快照301

5.5.3  錯誤處理302

5.5.4  獲取GC信息302

5.5.5  類和對像跟蹤304

5.5.6  控制GC305

5.5.7  選擇類校驗器305

5.5.8  Solaris下的線程控制306

5.5.9  使用大頁306

5.5.10  壓縮指針306

5.6  JVM調優實戰306

5.6.1  Tomcat簡介與啟動加速307

5.6.2  Web應用程序簡介309

5.6.3  JMeter簡介與使用310

5.6.4  調優前Web應用運行狀況313

5.6.5  調優過程314

5.7  小結315

第6章  Java性能調優工具316

6.1  Linux命令行工具316

6.1.1  top命令316

6.1.2  sar命令318

6.1.3  vmstat命令319

6.1.4  iostat命令321

6.1.5  pidstat工具322

6.2  Windows工具326

6.2.1  任務管理器326

6.2.2  perfmon性能監控工具328

6.2.3  Process Explorer工具331

6.2.4  pslist命令行333

6.3  JDK命令行工具334

6.3.1  jps命令335

6.3.2  jstat命令336

6.3.3  jinfo命令339

6.3.4  jmap命令340

6.3.5  jhat命令341

6.3.6  jstack命令343

6.3.7  jstatd命令346

6.3.8  hprof工具347

6.3.9  jcmd命令349

6.4  JConsole工具350

6.4.1  JConsole連接Java程序350

6.4.2  Java程序概況351

6.4.3  內存監控352

6.4.4  線程監控352

6.4.5  類加載情況354

6.4.6  虛擬機信息354

6.4.7  MBean管理355

6.4.8  使用插件356

6.5  Visual VM多合一工具357

6.5.1  Visual VM連接應用程序358

6.5.2  監控應用程序概況359

6.5.3  Thread Dump和分析361

6.5.4  性能分析362

6.5.5  快照365

6.5.6  內存快照分析365

6.5.7  MBean管理功能367

6.5.8  TDA的使用367

6.5.9  BTrace簡介368

6.6  Visual VM對OQL的支持374

6.6.1  Visual VM的OQL基本語法374

6.6.2  內置heap對像375

6.6.3  對像函數376

6.6.4  集合/統計函數380

6.6.5  程序化OQL384

6.7  MAT內存分析工具386

6.7.1  初識MAT386

6.7.2  淺堆和深堆389

6.7.3  支配樹392

6.7.4  垃圾回收根394

6.7.5  內存洩漏檢測395

6.7.6  *大對像報告396

6.7.7  查找支配者396

6.7.8  線程分析397

6.7.9  集合使用情況分析398

6.7.10  擴展MAT399

6.8  MAT對OQL的支持403

6.8.1  Select子句404

6.8.2  From子句406

6.8.3  Where子句407

6.8.4  內置對像與方法408

6.9  來自JRockit的禮物——JMC411

6.9.1  得到JFR文件412

6.9.2  Java程序的整體運行情況413

6.9.3  CPU分析413

6.9.4  內存分析414

6.9.5  I/O分析416

6.10  小結418