全書邏輯上分為3篇。

1.*1篇首先概要介紹Java編譯器的演進過程，然後介紹Java靜態編譯的基本原理、總體能力和發展前景

2.*2篇詳細介紹GraalVM如何實現Java的靜態編譯，著重介紹是如何支持現有Java特性。

3.第3篇主要關注GraalVM的實踐應用。靜態編譯目前還未能達到開箱即用的狀態，這一部分會介紹如何將傳統Java應用編譯為二進制可執行文件或靜態庫文件。

通過閱讀本書，讀者可以了解和掌握目前新的Java靜態編譯技術的原理、特性和優缺點，能夠判斷評估自己的業務是否適用於靜態編譯、是否值得投入資源對現有業務進行靜態化改造。

序

前言

*一部分從解釋執行到靜態編譯：Java的編譯發展之路

*1章Java靜態編譯技術的誕生2

1.1Java程序的運行生命周期3

1.1.1初始化4

1.1.2程序預熱5

1.2冷啟動問題8

1.3初識Java靜態編譯技術11

1.3.1什麼是Java靜態編譯11

1.3.2靜態編譯的優勢12

1.3.3靜態編譯的局限性13

1.4小結15

*2章Java靜態編譯的業界實現16

2.1Oracle GraalVM16

2.1.1GraalVM是什麼17

2.1.2GraalVM靜態編譯優點19

2.1.3GraalVM靜態編譯缺點20

2.1.4GraalVM發展分析21

2.2華為方舟編譯器22

2.3小結24

第3章GraalVM整體結構25

3.1子項目與組件25

3.2GraalVM編譯繫統工具mx29

3.3在IDE中打開GraalVM32

3.4小結33

第4章從Java程序到本地代碼：靜態編譯應用流程34

4.1獲取GraalVM JDK35

4.1.1下載發布版35

4.1.2下載Docker鏡像37

4.2從源碼編譯37

4.2.1編譯準備37

4.2.2編譯38

4.3獲取依賴庫40

4.4預執行目標應用程序41

4.5靜態編譯目標應用程序43

4.5.1命令行模式編譯43

4.5.2配置文件模式45

4.5.3Maven插件模式46

4.5.4Gradle插件模式47

4.6靜態編譯Java程序實例48

4.6.1靜態編譯HelloWorld49

4.6.2靜態編譯Spring Boot應用實例50

4.7小結52

*二部分靜態編譯實現原理

第5章Substrate VM靜態編譯框架54

5.1靜態編譯啟動器55

5.2靜態編譯實現流程57

5.2.1類載入59

5.2.2準備60

5.2.3靜態分析61

5.2.4全局構建63

5.2.5編譯64

5.2.6生成image65

5.2.7寫文件65

5.3Substrate VM運行時支持67

5.3.1內存管理67

5.3.2繫統信號處理機制69

5.4小結70

第6章Feature機制71

6.1Feature機制概覽71

6.2Feature管理73

6.2.1注冊與調用Feature73

6.2.2Feature依賴74

6.3Feature影響編譯流程75

6.3.1Feature函數的入參回調75

6.3.2訪問ImageSingletons單例庫76

6.4GraalFeature實現靜態編譯優化77

6.4.1GraalVM編譯器基礎知識77

6.4.2擴展lowering79

6.4.3注冊圖的擴展插件79

6.5Feature接口函數80

6.6小結82

第7章編譯時替換機制83

7.1替換機制在Substrate VM中的應用84

7.2基於注解的替換85

7.2.1替換類85

7.2.2替換枚舉類型87

7.2.3替換函數88

7.2.4替換構造函數89

7.2.5替換類中的域90

7.2.6替換類的靜態初始化函數92

7.3實現原理93

7.3.1替換機制責任鏈93

7.3.2確定素集合96

7.3.3自定義替換內容98

7.4小結98

第8章類提前初始化優化100

8.1Java中的類初始化100

8.2編譯時的類初始化101

8.2.1類提前初始化的性能分析102

8.2.2類提前初始化的安全性分析103

8.3優化實現原理106

8.3.1早期階段分析107

8.3.2中期階段分析109

8.3.3後期階段分析111

8.4手動設置類初始化時機112

8.5小結113

第9章反射的實現與優化114

9.1反射在傳統Java中的實現115

9.2基於配置的支持119

9.2.1反射配置文件119

9.2.2配置局限性121

9.3Substrate VM的反射實現122

9.3.1解析配置並注冊反射信息123

9.3.2反射函數常量折疊優化124

9.3.3函數反射調用過程優化125

9.4其他類似動態特性的支持126

9.4.1JNI調用127

9.4.2動態代理127

9.4.3資源訪問128

9.4.4序列化特性129

9.5小結129

*10章序列化131

10.1序列化特性的JDK原生實現131

10.1.1序列化/反序列化基本流程132

10.1.2序列化中的靜態編譯不友好特性133

10.2靜態編譯的序列化實現136

10.2.1解決動態類加載問題136

10.2.2解決new抽像類問題138

10.2.3靜態初始化函數檢查139

10.3局限性139

10.4小結141

*11章跨語言編程：用Java語言編寫共享庫142

11.1樣例項目cinterfacetutorial 143

11.2共享庫的Java實現源碼解析145

11.2.1聲明共享庫上下文145

11.2.2實現C基本數據結構146

11.2.3實現C的結構體繼承149

11.2.4暴露共享庫API149

11.2.5直接調用C函數152

11.2.6共享庫函數的返回值153

11.3靜態編譯JNI共享庫153

11.3.1JNIDemo項目組織結構153

11.3.2JNI庫API函數的聲明155

11.3.3JNI函數編程基本過程156

11.3.4JNI函數參數傳入String157

11.3.5自定義JNI函數指針類型158

11.3.6調用Java函數159

11.4小結160

*12章CLibrary機制161

12.1isolate161

12.1.1錯誤的多線程調用：簡單復用isolate162

12.1.2正確的多線程調用：為每個線程新建isolate163

12.1.3正確的多線程調用：映射線程與isolate164

12.2WordBase接口繫統165

12.3注解繫統167

12.3.1@CContext注解167

12.3.2@CEntryPoint注解172

12.3.3@InvokeCFunctionPointer注解173

12.4正確釋放內存173

12.5小結175

第三部分靜態編譯實戰

*13章靜態編譯Serverless應用到阿裡雲函數計算平臺178

13.1阿裡雲函數計算平臺178

13.2靜態編譯基於Micronaut的Spring-Boot示例項目179

13.3部署到阿裡雲180

13.4性能比較180

13.5小結182

*14章native-image-agent的實現183

14.1native-image-agent與JVMTI183

14.2實現靜態編譯的JVMTI Agent185

14.3native-image-agent的可用選項188

14.4小結190

*15章調試191

15.1編譯debug版本的native image191

15.2使用GDB調試native image193

15.2.1啟動GDB194

15.2.2增加函數斷點194

15.2.3GDB TUI分屏界面195

15.2.4單步調試197

15.2.5查看Java對像的值197

15.3小結199