大家好，我是極客時間《深入拆解 Java 虛擬機》作者、Oracle Labs 高級研究員鄭雨迪。有幸借這個專題的機會，能和大家分享為何 Java 工程師要學 Java 虛擬機？如何掌握 Java 虛擬機？

工欲善其事，必先利其器

“為什么學 Java 虛擬機”這個問題，就和“為什么要學習數(shù)據結構和算法”是一個道理：工欲善其事，必先利其器。

我總結了三點必須要學好 Java 虛擬機的理由：

• Java 已然是一門主流的工程語言，擁有大量的應用。作為 Java 語言的執(zhí)行引擎，Java 虛擬機的調優(yōu)一直是熱點話題，成為各大廠面試的壓軸題。

• 此外，主流的 Java 虛擬機 -- 也就是 OpenJDK 的 HotSpot VM-- 是完全開源的。只要讀得懂 C++ 代碼，便能夠繞開網絡上的“二手”資料，直面 Java 實現(xiàn)的核心邏輯。

• Java 在不斷地增添新特性、新功能，其中不少都“借鑒”自其他編程語言。同樣，通過學習 Java 虛擬機，在遇到其他語言實現(xiàn)時也能夠觸類旁通，迅速地完成調優(yōu)、排錯工作。

另外，我注意到國內大廠不再只滿足于使用開源項目，而是積極參與這些項目的開發(fā)。例如 Alibaba 在去年便已成為 OpenJDK 項目執(zhí)行委員會的一員，可以左右 Java 語言的發(fā)展。一旦越來越多的大廠加大對底層、對這些開源項目的投入，勢必會產生許多對高精尖技術專家的需求。

所以，作為一名 Java 程序員，在盡情享受 Java 虛擬機帶來好處的同時，你還應該去了解和思考“這些技術特性是如何實現(xiàn)的”，去了解最底層的原理。只有熟悉 JVM，你才能在遇到 OutOfMemory 等異常時，不會束手無策，不會一臉懵逼的上網找解決辦法，最后就算改了幾個啟動參數(shù)解決了問題，也還是云里霧里。

那該如何揭開 Java 虛擬機迷霧，深入底層，將 Java 虛擬機拿下？我分為 3 個階段來分享，每個階段大家又該具備哪些技能？

先附上一張我制作的「Java 虛擬機知識框架圖」，涵蓋了 Java 虛擬機的所有學習要點，建議保存。

此外，我去年在極客時間推出的《深入拆解 Java 虛擬機》專欄，就是希望你可以從底層出發(fā)，揭秘 Java 虛擬機的工作原理，讓你更好地理解 Java 語言特性，寫出簡潔高效的代碼，并掌握診斷手法和調優(yōu)方式。同時，我也會講到 Orcale GraalVM 黑科技，讓大家了解到前沿技術熱點，比如編譯器 Graal、語言實現(xiàn)框架 Truffle 等待。不管你是在準備面試、還是想進階 Java，Java 虛擬機絕對是一把助力的利劍。

一、Java 虛擬機新手入門

雖然我們和語言朝夕相處，但不少人提及代碼的詳細運行過程也難免會一時語塞。這都是由于 Java 虛擬機封裝得太好，讓使用者幾乎感覺不到它的存在，也導致不少初學者學習 Java 虛擬機時摸不著頭腦，找不到脈絡。

Java 虛擬機的基本原理及運行機制，對于初學者來說，是必須要掌握的，至少我是這么要求的。不然根基不牢，何來平地高樓起。

所以我也花了一整個模塊的篇幅來逐次介紹 Java 虛擬機的設計決策以及工程實現(xiàn)，讓大家在學習 Java 虛擬機時，可以知其然，也要知其所以然。

以下是專欄里的部分原理內容，大家對照著，看看是否已掌握。

• Java 代碼有很多種運行方式，那 Java 虛擬機具體是怎樣運行 Java 字節(jié)碼的？[第 1 講 | Java 代碼是怎么運行的？]

• boolean 在 Java 虛擬機是以整數(shù)形式表示的 --0 代表 false，1 代表 true。那么 2 又代表什么呢？為什么要這樣設計？[第 2 講 | Java 的基本類型]

• 都說反射慢，究竟為什么慢？[第 7 講 | JVM 是如何實現(xiàn)反射的？]

• 垃圾回收的原理是什么？如何優(yōu)化？ [第 11 講 | 垃圾回收]

• Java 內存模型是在解決什么疑難雜癥？ [第 13 講 | Java 內存模型]

二、進階 Java 虛擬機

告別了 GRUD 研究員，如果你想再進一步進階，那么以下是知識點是你必須要掌握的。弄懂了這些，你基本上掌握了面試官 80% 的問題。

• 怎么判定對象已經“死去”？垃圾回收的原理是什么？ [第 11 講 | 垃圾回收(上)]

• Java 虛擬機的堆是如何劃分的？ [第 12 講 | 垃圾回收(下)]

• Java 內存模型是在解決什么疑難雜癥？ [第 13 講 | Java 內存模型]

• 如何用紅綠燈類比 Java 虛擬機中的各項鎖優(yōu)化？[第 14 講 | Java 虛擬機是怎么實現(xiàn) synchronized 的？]

• 即時編譯器有哪些優(yōu)化？[第 16 講 | 即時編譯(上) ]

• 即時編譯器應用了哪些面向循環(huán)的編譯優(yōu)化？[第 25 講 | 循環(huán)優(yōu)化]

• JVM 垃圾回收算法

當然，我希望大家能系統(tǒng)學習 Java 虛擬機，而不是為了面試去刷題。更要的是希望這個專欄能激發(fā)出大家學習 Java 虛擬機乃至其他底層工作、前沿工作的熱情。

就像我開設這個專欄一樣，為不辜負大家的信任，我?guī)缀趺科獙诙紩罅块喿x HotSpot 的源代碼，和同事討論實現(xiàn)背后的設計理念，在這個過程中，我也發(fā)現(xiàn)了一些 HotSpot 中的 Bug，或者年久失修的代碼，又或者是設計不合理的地方。苦中有樂，忙碌中又有驚喜。

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三、Java 虛擬機高手

在我的專欄中，有一條令我印象頗深的留言，講的是他如何解決反射調用效率低下的問題。之所以印象深刻，是因為他的做法和 Java 虛擬機中附帶的自動優(yōu)化方式完全一致。換個角度來看，他其實已經具備為 Java 虛擬機設計優(yōu)化的能力，也完全可以將這一優(yōu)化實現(xiàn)回饋給 OpenJDK 社區(qū)。

舉一反三，主動的解 t 決問題，且能回饋開源。這必然是高手需要具備的能力之一。

這時候大家必須去想的一個問題：如何讓 Java(以及其他 Java 虛擬機語言，如 Scala、Kotlin 等)跑得更快？

主要分三個方面去考慮：

• 什么是虛方法調用？如何消除虛方法調用開銷？[第 20 講 | 方法內聯(lián)]

• Java 虛擬機是如何進行硬件加速的？[第 22 講 |HotSpot 虛擬機的 intrinsic]

• 我需要手工避免 new 語句嗎？[第 23 講 | 逃逸分析]

另外，我也推薦你看看專欄里這些內容，追上 JVM 的前沿技術熱點：

• 第 34 講 | Graal：用 Java 編譯 Java

• 第 35 講 | Truffle：語言實現(xiàn)框架

• 第 36 講 | SubstrateVM：AOT 編譯框架

再之，Java 虛擬機有很多工具，需要大家熟練掌握，比如 javap-- 能夠將 class 文件反匯編人類可讀格式的工具；OpenJDK 項目 Code Tools-- 包含了好幾個實用小工具，又或者是 ASM--Java 字節(jié)碼框架等等。

在專欄里，我專門有幾篇文章來介紹各類工具的使用：

• 如何通過注解處理器自動生成業(yè)務邏輯？ [第 27 講 | 注解處理器]

• 如何標準化地衡量程序性能？ [第 28 講 | 基準測試框架 JMH]

• 如何對 Java 虛擬機進行監(jiān)控及診斷？[第 30 講 | Java 虛擬機的監(jiān)控及診斷工具(命令行篇)]

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下面給大家截了部分讀者評價，你可以參考。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的java虚拟机_Oracle独家：Java虚拟机学习指南的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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