G1 | HotSpo 前所未有的创新 突破多核硬件|复杂环境下性能极限

推荐序1
若干年前，Charlie Hunt出过一本Java之父Gosling欣然作序推荐的Java TM
Performance，我现在还记得推荐语中那些星光熠熠的名字——Azul的R大莫枢，阿里花名叫毕玄的林昊，《深入理解Java虚拟机》的作者周志明等等。
若干年后，Charlie Hunt又出了它的姊妹篇Java Performance Companion（中文书名为《Java性能调优指南》）。 这次轮到我被春雨邀来作序，深感荣幸。
与前一本大而全的Java调优圣经相比，这本薄薄的姊妹篇只深入讲解了两件事情：一是很多人知道但并不太精通的G1垃圾收集算法，另一个是JDK自带的，强大但鲜有人知，面试里问谁谁死的工具——HotSpot Serviceability Agent。为什么要单挑这两点来出一本书呢，大概是作者觉得一线的Java性能调优工程师以及负责Trouble Shooting的大神，都需要掌握这些细节，而目前已有的书籍和文章，又达不到作者期望的深度吧。
与Java程序员相依相伴了很多年的CMS垃圾收集算法，随着现在Java应用的内存越占越大的情况，在暂停时间上有点力不从心了。但压测的经历告诉我们，不是简单地把算法改成G1就可以。从十年前G1理论的提出，到在JDK8里真正可用，JVM的工程师们反复打磨了漫长的时光，可见其实现是相当复杂的。如果真的在生产环境对延时敏感严苛的应用上使用它，你需要了解更多的实现细节，更多的优化技巧，才能有足够的信心去把控未来可能出现的情况——本书正好提供了这方面的内容。
而另一个SA就更好玩了。大部分负责火线处理状况的工程师都会用Thread Dump、 Heap Dump 、BTrace来获取JVM和应用的状态，偶然间，我也在R大指导下，用过gdb来查找线程死锁的原因。其实，JDK还为这些苦恼的救火员们，准备了另一份强大的分析工具——SA及其可视化的工具HSDB。可惜搜遍互联网，也就只有R大写过一篇介绍，还有寒泉子和占小狼写过使用的案例。希望凭这本书，能多制造出几个在自己公司里充当定海神针的大神来。
如果我没有加入唯品会的基础架构部，也不会每天睁眼就面对各种服务调用超时、GC暂停、并发锁或其他不可描述的奇怪状况，也不会获得如此多的锻炼和感悟。我有感于此，希望有更多的Java程序员，在业务代码开发之外，永远对性能优化，对优雅代码，保持自己的欲望；对各种意外情况，保持好奇心而不是恐惧感。最后做个广告（嗯，侠少答应的写序的福利），我的所有这些Java工作的日常与思考，都会写在个人微信号“春天的旁边”里，欢迎来访。

肖桦（江南白衣）
唯品会高级架构师
推荐序2
侠少邀请我为本书写序已经挺久了，直到2017年春节假期之后才开始动笔，再拖都有点过意不去了，在此还是要感谢下侠少及博文视点对我的信任和包容。
本序主要分为两部分，一部分是对本书的内容做一个大致的介绍，另外一部分是简述下本人走上JVM这条路的心路历程。
收到本书样稿之后满怀期待地看了起来，当我第一次看到目录时还是震惊了一下，因为本书的重点在G1 GC和SA，两者实际上并没有多大关系，将它们俩合在一起写成此书，本人觉得挺新鲜的，而且本书有且仅有这两者，不过再想想这本书的名字，其实也合情合理。
G1 GC是HotSpot重点发展的GC算法，和其他GC算法最大的区别是弱化了分代的概念，引入了分区的思想，从JDK8开始算比较稳定了，官方也推荐大家使用G1 GC来替代CMS GC，是未来大家首选的GC算法。尽管G1希望能做到自适应，但是毕竟每个系统的特性不一样，最终可能仍然省不了参数调优的活，本书从实现的角度来阐述了这个算法的各个细节，另外值得一提的是，书中提到的细节完全可以映射到代码中来一起看，它将带您一步步揭开G1 GC的神秘面纱。另外我曾有幸和本书的作者之一——Monica有过一面之缘，她谈及对G1的理解还是让我挺惊讶的。
SA作为JDK自带的一款优秀的分析工具，本身就是用Java实现的，所以它可以让JVM里的数据结构直接以Java的形式暴露在您面前，比如说我们方法调用会创建一个栈帧，那这个栈帧在JVM里是怎样的结构？又比如我们想要获取运行时加载的类的字节码，都可以直接通过API获取到。另外本书还介绍了一个重要的图形化工具HSDB，它是基于SA实现的，可以让您更直观地看到对象在VM里的数据结构以及对象依赖和被依赖的关系等，这个工具在我们在平时查问题的时候提供了极大的便利，可以这么说吧，如果您熟悉SA的数据结构，那您对JVM的数据结构也算清晰了解了，它为我们Java开发者打开了学习JVM的另外一扇大门。
接下来说说我的经历吧，其实我算不上JVM领域的前辈，更谈不上JVM领域的精英，说是JVM领域的一个新手一点不为过。阿里是我2010年大学毕业后的第一份工作（目前我还一直在支付宝），它是一个Java王国，对Java重度依赖，然而我在进阿里之前对Java其实并没有进行太深入的学习，可以说了解的非常少，主要技能集中在Flex/Flash/ActionScript领域，现在没有进入前端界其实还是有点小遗憾的，因为一直都喜欢所见即所得的这种感觉。进入支付宝之后我从事的是Java框架研发的偏基础性质的工作，一干就是三四年，非常感谢这段宝贵的经历，让我从前端过渡到了后端，同时让我有足够多的机会碰到各种中间件周边技术的疑难杂症，并不断尝试去解决他们。后面我们框架做大版本升级改造，迁移到标准的OSGI容器equniox上来，于是碰到了大量的类加载问题，譬如ClassNotFoundException、LinkageError等这些问题，如果对类加载机制不是很熟悉还是比较难解决的，我们当时仅仅对JDK层面的类加载机制熟悉，深入到JVM里的实现就完全是个黑盒了，类似LinkageError这种问题在您看了JVM里的实现之后才可能有更深的理解，就这样一个偶然的机会开始下载OpenJDK代码，并研究起JVM来，不过说来也奇怪，在此之后公司碰到的JVM的问题感觉也越来越多了，比如内存溢出、频繁GC、系统卡死等。我在2014年年底的时候正式加入到了阿里JVM团队，开始了真正的JVM探索之旅。
在探索JVM的过程中，我基本是问题驱动型的，因为我们在平时工作过程中也很容易碰到很多JVM相关的问题，通过一个个攻破这些问题从而积累了不少实践经验，对实现原理也慢慢地熟悉起来，针对一些比较有代表性的文章，我常常会将解决思路记录成文保存下来，并通过个人博客（http://lovestblog.cn），个人微信公众号（“你假笨”），或者阿里内部的ATA技术论坛等进行传播，希望这些经验能帮助到更多的人，让他们少走弯路，更多的精力能花在他们自己的业务开发上面。
你假笨
阿里JVM专家寒泉子
译者序

早些年用C/C++做开始时，内存管理错误一直是程序员们（包括我）在开发中面对的最大的困扰之一，各种内存方面的怪异问题经常把人折磨的欲仙欲死，当然我也不否认Debug过程极其有效的帮助我更深入的学习了内存管理机制。在最初转向Java开发时，我觉得就像笼罩在头上几十年的雾霾一下都不见了，要对象是吗？来吧，new一个。再也不用管要不要或什么时候free或delete。 但随着了解的不断深入，我们发现天底下真的没有免费的午餐，有所得也就必有所失。在享受垃圾收集器的便利的同时，也许你就要忍受其带来效率的降低（原因有很多，比如配置不当）。而且这些年垃圾收集的技术一直在持续发展，是否采用垃圾收集？采用何种垃圾收集？如何调优？等等。一系列的问题，慢慢成为架构设计时就要考虑的问题，而不再仅仅是“自动回收内存”那么简单。于是乎，深入了解垃圾收集技术，就十分必要了。
垃圾收集技术本身不是一个新技术，各种效率方面的质疑与探讨也不是什么新话题，而垃圾收集器本身也发展了一代一代又一代。但很多开发人员因为工作原因本身，停留在知其然而不知其所以然的层面上。而本书，针对Java G1垃圾收集器以及调试诊断方面，做了全面而深入的总结，而专注于G1的书籍目前几乎是个空白，本书的出现恰好弥补了这方面的内容。本书的发起者及作者之一的Charlie Hunt，其也是Java应用性能调优圣经《Java性能优化权威指南》的作者，他曾任Oracle公司首席JVM性能工程师，负责HotSpot Java虚拟机和Java SE类库性能的改进。而其他几位作者同样在G1垃圾收集器方面有非常深厚的功底和丰富的调优经验。本书作为《Java性能优化权威指南》的姊妹篇，内容可能不如其那么丰富，但本书在G1的细节方面会更加的深入与广泛。
作为译者，我已经尽可能地避免错误和疏漏出现在译本中，不过由于译者本人能力有限，书中难免有些不妥之处，希望广大读者与同行批评指正。
最后要感谢电子工业出版社的张春雨老师与倩雪编辑，感谢他们在我翻译过程中给予的帮助和包容。同时还要感谢家人和朋友的宝贵支持，这段时间基本处于失联状态，现在我胡汉三又回来啦。谢谢你们。

李源
途牛旅游网供应链研发中心总经理
前言

欢迎来到Java性能调优指南。本书为JavaTM Performance1提供了配套教程，其首次发行于2011年9月。尽管本书涉及的附加主题的内容不如JavaTM Performance那么丰富，但会更加广泛地深入细节。本书涉及到的主题有G1垃圾收集器，也称作“Garbage First垃圾收集器”，以及Java HotSpot VM Serviceability Agent。本书附录中还包含了一些额外的HotSpot VM命令行选项，它们没有被包含进JavaTMPerformance关于HotSpot VM Serviceability Agent命令行选项的附录中。
如果你正在使用Java8，有兴趣迁移到Java8，或者计划使用Java9，有很大可能是要么在评估G1垃圾收集器，要么已经在使用它。因此，本书中的信息将对你有很大帮助。如果你有兴趣诊断意料之外的HotSpot VM失败原因，或者学习更多有关现代Java虚拟机的细节，本书中关于HotSpot VM Serviceability Agent的内容也将对你很有用。不仅是HotSpot VM开发者，对于那些日常工作包含定位以及排除HotSpot VM故障行为的Oracle支持工程师来说，HotSpot VM Serviceability Agent都是他们的可选工具。
本书从G1垃圾收集器的概述开始，通过提供为什么G1作为一个垃圾收集器被开发出来并被包含进HotSpot VM中的背景，接着是关于G1垃圾收集器是如何工作的概况。紧随其后的是2个关于G1的附加章节。第1部分是对G1内部的深入描述。如果你已经很好地理解了G1垃圾收集器是如何工作的，并且有进一步调优G1的需求，或者想要知道更多它的内部工作，那么这一章将是一个很好的着入点。第3章讲述了如何针对你的应用程序进行G1调优。G1的主要设计点之一就是能简化实现良好性能所需的调优工作。举例来说，主要输入G1的是可用的初始且最大的Java堆尺寸，以及你可以容忍GC暂停的最长时间。通过这些输入，当执行你的应用程序时G1将尝试自适应地调整来满足它们。如果你想要获得更好的性能，或者想要在G1上做一些额外的调优，就可以在这一章节找到你想要的信息。
最后一章完全专注于HotSpot VM Serviceability Agent。这一章节会提供一个如何使用SA的深入描述和说明。如果你有兴趣了解更多关于HotSpot VM的内部原理或者如何诊断和排除HotSpot VM的意外问题，那么这一章节正是为你准备的。在本章节中你将会通过案例及说明学习如何利用HotSpot VM Serviceability Agent用不同方式观察和分析HotSpot VM行为。
最后，附录中包含了一些HotSpot VM命令行选项，它们没有被包含在JavaTM Performance中关于HotSpot VM命令行选项的附录里。在附录中的许多HotSpot VM命令行选项都与G1相关。我们建议在合适的时间尝试使用这些选项，而不是仅仅把它们列在清单上。