你好，我是你的 JVM 講師李國，曾任京東金融、陌陌科技高級架構師，專注分享基礎架構方面的知識。 ### JVM 目前情況 我在工作期間，因為接觸的都是比較底層的中間件和操作系統，會涉及大量高并發場景下的調優工作。其中，JVM 的調優和故障排查，是非常重要的一項工作內容。 許多同學對 JVM 有一些恐懼，這是可以理解的。JVM 是“Java 虛擬機”的意思，“虛擬”這兩個字，證明了它要實現一個龐大的生態，有點類似于“操作系統”，內容肯定是非常多的。 而隨著互聯網進入下半場，好公司對程序員的要求也水漲船高，各大互聯網公司的崗位描述中，JVM 幾乎是逃不掉的關鍵詞，我們舉幾個來自拉勾網的 JD 實例。   你會發現，在 Java 高級工程師崗位要求中，JVM 幾乎成了必須掌握的技能點，而在面經里涉及 JVM 的知識也數不勝數，本專欄各課時涉及的知識點，也正是各大廠 Java 高級工程師面試的高頻考題。 只要你是在做 Java 方面的工作，JVM 便是必備的知識。 ### JVM 在學習過程中的難點和問題 #### 實踐資料太少，不太容易系統化 其實，我們開發人員離 JVM 很近，它也沒有那么神秘。許多問題，你可能在平常的工作中就已經遇到了。 * 正在運行的 Java 進程，可能突然就 OOM 內存溢出了。 * 線上系統產生卡頓，CPU 瘋狂運轉，GC 時間飆升，嚴重影響了服務響應時間。 * 面對一堆 JVM 的參數無從下手，錯失了性能提升的可能，或者因為某個參數的錯誤配置，產生了尷尬的負面效果。 * 想要了解線上應用的垃圾回收狀況，卻不知從何開始，服務監控狀況無法掌控。 * 一段代碼有問題，執行效率低，但就是無法找到深層次原因。 這些都是經常發生的事情，我就不止一次在半夜被報警鈴聲叫起，并苦于問題的追蹤。別擔心，我也是從這個階段過來的，通過大量的線上實操，積累了非常豐富的經驗。還記得當時花了整整一周時間，才定位到一個棘手的堆外內存泄漏問題。現在再回頭看這些問題，就顯得比較風輕云淡了。 #### 相關問題太多，概念太雜了 同時，JVM 的版本更新很快，造成了很多同學會對 JVM 有一些疑問。網絡上的一些博主，可能會從自己的角度去分析問題，讀者無法產生代入感。甚至，一些錯誤的知識會產生比較嚴重的后果，你會經常看到一些有沖突的概念。 * Java 源代碼是怎么變成字節碼的，字節碼又是怎么進入 JVM 的？ * JVM 是怎么執行字節碼的？哪些數據放在棧？哪些數據放在堆？ * Java 的一些特性是如何與字節碼產生關聯的？ * 如何監控 JVM 的運行，才能夠做到問題自動發現？ 如果你有這方面的疑問，那再正常不過了。我們在專欄中將從實際的應用場景出發，來探討一些比較深入的問題。 那為什么要學習 JVM？不學習 JVM 會影響我寫 Java 代碼么？嚴格意義上來說，并不會。但是，如果不學習 JVM 你可能可以寫出功能完善的代碼，但是一定無法寫出更加高效的代碼。更別說常見的性能優化和故障排查了。 ### 學習 JVM 有什么用？ 由于 JVM 是一個虛擬的體系，它擁有目前最前沿的垃圾回收算法實現，雖然 JVM 也有一些局限性，但學習它之后，在遇到其他基于“虛擬機”的語言時，便能夠觸類旁通。 #### 面試必考 學習 JVM 最重要的一點就是體系化，僅靠零零散散的知識是無法形成有效的知識系統的。這樣，在回答面試官的問題時，便會陷入模棱兩可的境地。如果你能夠觸類旁通，既有深度又有廣度地做進一步升華，會讓面試官眼前一亮。 #### 職業提升 JVM 是 Java 體系中非常重要的內容，不僅僅因為它是面試必考，更因為它與我們的工作息息相關。同時，我們也認識到，JVM 是一塊難啃的骨頭。市面上有很多大牛分享的書籍，但大部分都是側重于理論，不會教你什么時候用什么參數，也不會教你怎么去優化代碼。理論與實踐是有很大出入的，你可能非常了解 JVM 的內存模型，但等到真正發生問題時，還是會一頭霧水。 如果能夠理論聯系實際，在面臨一些棘手問題時，就能夠快速定位到它的根本問題，為你的職業發展助力。 #### 業務場景強相關 不同的業務，JVM 的配置肯定也是不同的。比如高并發的互聯網業務，與傳統的報表導出業務，就是完全不同的兩個應用場景：它們有的對服務響應時間 RT 要求比較高，不允許有長尾請求；有的對功能完整度要求比較高，不能運行到一半就宕機了。所以大家在以后的 JVM 優化前，一定要先確立場景，如果隨便從網絡上搬下幾個配置參數進行設置，那是非常危險的。 鑒于以上這些問題，我會在課程中分享一些對線上 JVM 的實踐和思考。課程中還會有很多代碼示例來配合講解，輔之以實戰案例，讓你對理論部分的知識有更深的理解。本門課程，我就以自己對 JVM 的理解，用盡量簡單、活潑的語言，來解答這些問題。 ### JVM 怎么學？ 為了準備這個課程，我同時研讀了大量的中英文資料。我發現這方面的內容，有一個非常顯著的特點，就是比較晦澀。很多大牛講得比較深入，但你可能讀著讀著就進行不下去了。很容易產生當時感覺非常有道理，過幾天就忘了的結果。 我在公眾號（xjjdog）上分享了大量高價值的文章，但有些需要系統性講解的知識點，我決定做成精品課程，JVM 就是其中優先級比較高的。問題探討會產生更多思想碰撞，也能加深記憶，大家可以多多交流。 我將整個課程分為四個部分，一個問題可能會從不同的角度去解析，每個課時都會做一個簡單的總結。 1. 基礎原理：主要講解 JVM 基礎概念，以及內存區域劃分和類加載機制等。最后，會根據需求實現一個自定義類加載器。 2. 垃圾回收：Java 中有非常豐富的垃圾回收器，此部分以理論為主，是通往高級工程師之路無法繞過的知識點。我會橫向比較工作中常用的垃圾回收器并以主題深入的方式講解 G1、GMS、ZGC 等主流垃圾回收器。 3. 實戰部分：我會模擬工作中涉及的 OOM 溢出全場景，用 23 個大型工作實例分析線上問題，并針對這些問題提供排查的具體工具的使用介紹，還會提供一個高階的對堆外內存問題的排查思路。 4. 進階部分：介紹 JMM，以及從字節碼層面來剖析 Java 的基礎特性以及并發方面的問題。還會重點分析應用較多的 Java Agent 技術。這部分內容比較底層，可以加深我們對 Java 底層實現的理解。 5. 彩蛋：帶你回顧 JVM 的歷史并展望未來，即使 JVM 版本不斷革新也能夠洞悉未來掌握先機，最后會給你提供一份全面的 JVM 面試題，助力高級 Java 崗位面試。 ### 你將獲得什么？ #### 建立完整的 JVM 知識體系 通過這門課程，你可以系統地學習 JVM 相關知識，而不是碎片化獲取。我會以大量的實例來增加你的理解和記憶，理論結合實踐，進而加深對 Java 語言的理解。 #### 能夠對線上應用進行優化和故障排查 課程中包含大量的實戰排查工具，掌握它們，你能夠非常容易地定位到應用中有問題的點，并提供優化思路，尤其是 MAT 等工具的使用，這通常是普通開發人員非常缺乏的一項技能。 我還會分享一些在線的 JVM 監控系統建設方案，讓你實時掌控整個 JVM 的健康狀況，輔助故障的排查。 #### 面試中獲取 Offer 的利器 本課程的每小節，都是 Java 面試題的重災區。在課程中以實際工作場景為出發點來解答面試中的問題，既能在面試中回答問題的理論知識，又能以實際工作場景為例與面試官深入探討問題，可以說通過本課程學習 JVM 是成為 Java 高級、資深工程師的必經之路。 #### 講師寄語 如果你平時只能接觸到 CRUD 的項目，想要進一步提高技術水平；如果你只管開發基礎功能，根本接觸不到線上系統的優化和排查；如果你想要跳槽加薪，面試卻屢屢碰壁，那么學習本課程會幫助你突破“瓶頸”，進階到下一個層級。 希望這個專欄可以讓 JVM 這個非常難啃的老大難問題變得“平易近人”“通俗易懂”“一點就通”，希望可以讓你體會到“哦，JVM 原來如此簡單！”的感覺，體會到久違的學習的快樂，并能夠走到實踐中去。