JVM 君，你是不是過分了？？？

如果你還沒意識到學 JVM 的必要性，或者不知道怎么學 JVM，那么看完這篇文章，你就能知道答案了，曾經的我很不屑于學 JVM，但是后來發現不學不行，這就像和媳婦吵架之后我不想道歉一樣，不道歉那是不可能的，道歉是早晚的事兒，逃不掉，

后來我明白了：

認慫越晚，結局越慘，

但是我學的時候才知道：JVM，你太過分了，太難學了!

我的學習程序可以說非常坎坷，不過經歷坎坷之后，我倒是發現學 JVM 的門道很多，

以我的經驗加上和同行們的交流，我認為學 JVM 最好的方法是：

在程式員不同的水平段，做精準的學習，

所謂的精準學習，就是學習對自己作業有巨大幫助的知識點，以作業內容帶動學習，等到積累多了，再一舉攻克所有 JVM 知識點，最終熟練掌握 JVM 底層原理，

下面我來說說初級、高級、資深程式員，如何循序漸進、分步學習，

初級程式員怎么學

對剛入行的新手程式員，作業一般是修復簡單 bug、開發簡單功能，如何編碼少出 bug，是這個階段的核心問題，

對于這個核心問題，JVM 原理必須深入掌握兩個知識點，

1. 類的初始化

類的初始化，要了解的非常深入才可以，否則，一不留神就會往專案里引入一些有關初始化的 bug，

比如看看下面這段代碼：

public class ParentClass { 
    private int parentX; 
    public ParentClass() { 
        setX(100); 
    } 
    public void setX(int x) { 
        parentX = x; 
    } 
} 
 
public class ChildClass extends ParentClass{ 
    private int childX = 1; 
    public ChildClass() {} 
    @Override 
    public void setX(int x) { 
        super.setX(x); 
        childX = x; 
        System.out.println("ChildX 被賦值為 " + x); 
    } 
    public void printX() { 
        System.out.println("ChildX = " + childX); 
    } 
 
} 
 
public class TryInitMain { 
    public static void main(String[] args) { 
        ChildClass cc = new ChildClass(); 
        cc.printX(); 
    } 
} 

有興趣可以運行看看結果，一旦把這種代碼放到了生產環境里，排查非常困難，

2. Java 記憶體結構和物件分配**

第二個知識點，就是 Java 記憶體結構和物件分配的基礎知識，尤其是 JVM 記憶體中堆的布局和物件分配的關系，

比如，堆記憶體的布局

當然，Java7 后，新布局變了

知道布局了，就得知道java物件分配的基本原則：

• 物件優先在Eden區分配
• 物件太大直接會分配到老年代

只有知道這些知識，才不會經常寫下底下這種 bug：

// 將全部行數讀取的記憶體中  
List<String> lines = FileUtils.readLines(new File("temp/test.txt"), Charset.defaultCharset());  
for (String line : lines) {  
    // pass  
}  

上面這段代碼，一旦讀取到了大檔案，很可能把生產環境搞崩，

所以，把上述兩個知識點深入理解了，對新手提升自己的代碼質量非常非常有用，只有代碼質量上去了，你才能得到更好的發展，

對于這兩個知識點，我認為通過網路的文章去學習最好，如果直接看書，有兩個最大的缺點：

知識積累不足導致學不懂
書中冗余知識點太多，互相交雜，精力耗費過大，性價比不高
故這里學習推薦根據知識點去搜文章讀，而不是找原理性的書籍看，

高級程式員怎么學

對處于這個階段的朋友，他們已經可以熟練撰寫健壯的代碼了，經常會獨立開發出一個大的功能模塊，有的可能還能獨立開發出一個完整的小型專案，

這時候，他們可能會面臨兩種情況：

1. 需要寫一些工具類給全團隊使用

在這種情況下，你很可能就需要 Java 中的語法糖，因為語法糖能讓你寫出非常靈活簡單的代碼，這包括泛型，自動拆裝箱，可變引數還有遍歷回圈，

但是，使用這些語法糖的時候，如果你不熟悉他們在 JVM 中的實作原理，就非常容易栽個大跟頭，

比如:

public class GenericPitfall { 
    public static void main(String[] args) { 
      List list = new ArrayList(); 
      list.add("123"); 
      List<Integer>  list2 = list; 
      System.out.println(list2.get(0).intValue()); 
  } 
} 

2. 撰寫性能優越的代碼

什么時候需要性能優越的代碼?最常見的就是把以前性能不好的同步實作，轉化成異步實作，

而這種要求，就需要開發對 Java 的多執行緒開發非常熟悉，并且一定要深入理解多執行緒在 JVM 中的原理實作，

不然，可以看看下面這段代碼：

class IncompletedSynchronization { 
  int x; 
 
  public int getX() { 
      return x; 
  } 
 
  public synchronized void setX(int x) { 
      this.x = x; 
  } 
} 

再看看這段

Object lock = new Object(); 
synchronized (lock) { 
  lock = new Object(); 
} 

如果把上面這些代碼上了生產環境，熬通宵排查問題的命運就注定了……

這里的知識點，我推薦通過網上的文章看，又因為涉及到了并發知識，我建議就著《Java Performance》第二版的“Chapter 9. Threading and Synchronization Performance”這章一起看，

還有余力，建議再繼續看周志明的那本《深入理解 JAVA 虛擬機》第三版中的 12-13 章，周志明這本書講的十分深入，也帶來個缺點：門檻高，此時，如果沒看懂可以放一放，

注意，我這里說的是并發的原理，不是并發實踐，讀者想學并發編程，《JAVA 并發編程實踐》我認為是前提條件，故不會贅述，

資深程式員怎么學

這時候的你，已經開始承擔專案開發中很重要的職責了，有些出色的朋友都開始帶團隊了，那這時候，你可能會做下面的事：

1. 合理規劃專案使用資源

合理規劃專案使用資源，前提是對垃圾回收有非常深入的了解，

如果說在新手期，已經對 Java 物件的記憶體分配和記憶體使用有了大致的概念，那么，這個垃圾回收，則是這類知識的進一步拓展，

只有理解了各種垃圾回收的原理，再配合著 Java 記憶體布局的基礎知識，才能更好地規劃出專案用什么回收演算法，才能在合適的資源利用度上得到最佳性能，

比如，新生代和老年代之間的合適比例，比如，新生代中 Eden 和 Survivor 區域間的比例，

2. 排查各種線上問題

要排查各種問題，就需要對 JVM 提供的各種故障排查工具非常了解，

這些工具又分為兩類：

• 基礎的命令列形式的故障處理工具，比如 jps、jstack 等等
• 第二類是可視化的故障處理工具，比如 VisualVM

但是，掌握工具的使用還不夠，因為有關垃圾回收的問題，還必須得通過決議 GC 日志后，再通過工具的使用，才可能能定位到問題的根源，

所以，最好對使用故障排查工具和 GC 日志都非常熟練，

比如：

2021-05-26T14:45:37.987-0200: 151.126: 
[GC (Allocation Failure) 151.126: [DefNew: 629119K->69888K(629120K), 0.0584157 secs] 1619346K->1273247K(2027264K), 0.0585007 secs] 
[Times: user=0.06 sys=0.00, real=0.06 secs] 
 
2021-05-26T14:45:59.690-0200: 172.829: 
[GC (Allocation Failure) 172.829: [DefNew: 629120K->629120K(629120K), 0.0000372 secs]172.829: [Tenured: 1203359K->755802K(1398144K), 0.1855567 secs] 1832479K->755802K(2027264K), [Metaspace: 6741K->6741K(1056768K)], 0.1856954 secs] 
[Times: user=0.18 sys=0.00, real=0.18 secs] 

上面這條，應該一眼看出來，垃圾演算法用的是 Serial 收集器，并且年輕代分配出現了問題，大小可能需要調整，

這里的知識點，強烈反對看網上的文章，網上說的很多細節有問題，疏漏很多，所以，推薦看書，

《Java Performance》第二版里，“Chapter 5. An Introduction to Garbage Collection”，“Chapter 6. Garbage Collection Algorithms”的知識已經足夠，

有人去看《深入理解 JAVA 虛擬機》第三版中的第 3 章，講垃圾收集器與記憶體分配策略的，這里還是老問題，講的太細，我建議繞過 3.4 節，講 HotSpot 演算法細節的那塊兒，

這里安全點這個知識點挺重要，但是現在這個階段想理解挺難的，我覺得將來做一些底層框架，接觸到崩潰恢復的 checkpoint 相關思想了，再回頭來學習，那才能真正理解和掌握，

技術專家怎么學

達到這個級別了，那就需要對整套 JVM 要有非常深入的了解了，因為你是解決技術問題的最后保障了，有些時候，甚至還需要因為某些問題開發出各種各樣的工具，

曾經，有個專案時不時總是會報錯：

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 

這個問題幾個同事都沒搞定，就來找我，我看了看，突然想起來，以前在官方調優指南《HotSpot Virtual Machine Garbage Collection Tuning Guide》看到過相關介紹，

JVM 本身記憶體不足就會運行 GC，但是如果每次 GC 回收的記憶體不夠，那么很快就會開始下一次 GC，

JVM 有個默認的保護機制，如果發現在一個統計周期內，98% 的時間都是在運行 GC，記憶體回收卻少于 2% 的時候，就會報這個錯，

怎么引起的呢?這個問題如果去排查代碼，那真的是難如登天，首先，沒有任何堆疊錯誤去幫助定位問題，其次，專案代碼量大了去了，而且是年頭久遠，

這時，就需要通過對 JVM 總體的深入理解，去反推問題了，我當時是這樣推理的：

記憶體溢位，GC 無法回收問題，說明了兩個問題：

• 堆內的記憶體不夠用了
• 占用記憶體的物件要么就是該關閉的資源沒有關閉，要么被大量的暫時放在一起了

那如果我 dump 出記憶體檔案出來，再分析下就知道是哪些物件在占用記憶體了，

一查發現是大量的字串在占用記憶體，

綜合我前面的推測，字串不是資料庫連接，肯定沒有該關閉未關閉的問題，那就剩一個可能了，就是被大量的暫時放起來了，導致 GC 回收不了，

那么新問題來了，能大量放字串的，會是什么?

首先就去猜快取，根據這條線索，直接去原始碼搜 Cache 關鍵詞，把所有關于 Cache 的代碼都看了下，一下子就找到問題了，

原來，我們有個功能是決議一個非常大的檔案，檔案的格式如下：

需要把這個檔案的每一行內容按照列去一起存到資料庫里，

由于寫代碼的人偷懶，想一次決議完畢后一股腦全塞到資料庫里，所以，他弄了個 Map，Map 的 Key 是相同的列名，Value是每一行決議過的內容，

而這樣寫代碼的結果就是，一行對應了一個有三個條目的 HashMap，如果檔案有十幾萬行，就有十幾萬的 HashMap，然后，這些 HashMap 再存到一個串列里，再把這個串列放到一個叫做 xxxCache 的 HashMap 中，

示意代碼如下：

public class ParseFile4OOM { 
    public static void main(String[] args) { 
        List<Map<String, String>> lst = new ArrayList<>(); 
        for (int i = 0; i < 100000; i++) { 
            Map<String, String> map = new HashMap<>(); 
            map.put("Column1", "Content1"); 
            map.put("Column2", "Content2"); 
            map.put("Column3", "Content3"); 
            lst.add(map); 
        } 
 
        Map<String, List<Map<String, String>>> contentCache = new HashMap<>(); 
        contentCache.put("contents", lst); 
    } 
} 

那對這種情況怎么辦呢?代碼還不能大動，只能優化，

那時，我們已經用了 JDK8 了，引入了 String 常量池，同時，Hashmap 在這個業務場景下，容積是固定的，所以，就不應該給它多分配空間，就固定死為 3，

優化后，代碼如下：

public class ParseFile4OOM { 
    public static void main(String[] args) { 
        List<Map<String, String>> lst = new ArrayList<>(); 
        for (int i = 0; i < 100000; i++) { 
            Map<String, String> map = new HashMap<>(3); 
            map.put("Column1".intern(), "Content1".intern()); 
            map.put("Column2".intern(), "Content2".intern()); 
            map.put("Column3".intern(), "Content3".intern()); 
            lst.add(map); 
        } 
 
        Map<String, List<Map<String, String>>> contentCache = new HashMap<>(); 
        contentCache.put("contents".intern(), lst); 
    } 
} 

把優化后的代碼上線，錯誤搞定了!

所以，在這個階段就非得把 JVM 吃透不可了，吃透原理就必須靠看書了，

周志明的《深入理解 JAVA 虛擬機》是必須的了，但是還不夠，

《Oracle JRockit: The Definitive Guide》這本書我也建議讀一讀，雖然老了，但是里面的很多內容，尤其前四章，對 JVM 原理真的快講透了，對 JVM 是如何彈性伸縮去平衡資源和性能關系的，娓娓道來，讓我醍醐灌頂，編程視野一下子打開了很多，

至此，不同階段的學習方法講完了，

總的來說，JVM 知識廣博復雜，如果想要掌握，不能一蹴而就，而且咱們程式員不容易，需要學的知識太多，然而咱們的精力卻是有限的，

所以，對于 JVM 原理來說，假設有些知識點眼前看不懂，用不上，可以先暫時放一放，做到精準學習，把省下來的精力用在別的知識甚至自己的生活上，更有意義，

看完如果覺得有識訓，希望能三連點贊+評論，你的支持對我很重要，

最后，祝大家早日學有所成，拿到滿意offer，快速升職加薪，走上人生巔峰，記得給我一個一鍵三連哦！老子愛你們！