Java虚拟机学习路线(建议收藏🔥)

沉默王二2022年3月29日
大约 10 分钟

2020 年的时候,通读了一遍周志明老师的《深入理解 Java 虚拟机:JVM 高级特性与最佳实践》第三版,读完之后受益匪浅,这让我对 Java 虚拟机有了一个更完整的认识。毫无疑问,《深入理解 Java 虚拟机》是 JVM 书籍中最好的一本书了,国产技术书的天花板。

在金三银四/金九银十的跳槽季中,很多小伙伴都会忍不住蠢蠢欲动,其中 JVM 更是面试中不可或缺的一部分,所以我花了几天的时间整理了一条 JVM 的学习路线,希望能帮助到大家。

一、为什么要学习 JVM?

曾经我对 JVM 也是感到非常的头痛,完全搞不懂该怎么入门,只是听说《深入理解 Java 虚拟机》这本书很吊,但真读起来,却需要极大的耐心和定力,否则很快就会在读完第一章 JVM 的简史后放弃。

那首先,我们就要搞清楚,为什么要学习 JVM ?

第一,当然是面试要考,这一点毫无疑问,尤其是对于要参加校招的应届生来说,JVM 是绕不过去的,必须得学。

第二,如果你想成为公司不可或缺的顶梁柱,那 JVM 你得学,因为一般情况下,遇到的问题基本上 Google 下就能解决了,可一旦遇到 JVM 性能调优,就必须得有能查 OOM 的原因、能看懂字节码的老鸟出马了。

应用程序一旦上线,出问题是板上钉钉的事,除了数据库、网络、代码逻辑上的问题,剩下的就有内存溢出啊,频繁 GC 导致的性能瓶颈啊等棘手问题。

遇到这种问题,你就必须得能看懂 GC 日志,明白什么是老年代、永久代、元数据区等,这些都是 Java 虚拟机方面的知识。

明白了学习 JVM 的重要性,那我们就开搞吧!

二、JVM 学习路线图

这是我最近整理的一张关于 JVM 的思维导图,大的方向可以分为三个部分:字节码与类的加载、内存与垃圾回收、性能监控和调优。

字节码与类的加载包括:

  • 类的加载机制(类的加载过程、类加载器、双亲委派模型)
  • 字节码(类文件结构、字节码指令、字节码执行引擎、实战字节码)

内存与垃圾回收包括:

  • JVM 内存结构
  • 垃圾回收算法
  • 垃圾回收机制
  • 垃圾收集器

性能监控和调优包括:

  • 调优指标
  • 调优对象
  • 调优工具
  • JIT 优化

有理论知识,有动手实战,基本上可以把 JVM 这块学的非常扎实了。

三、硬核 JVM 学习资料

1)Java 程序员进阶之路

学 Java,怎么能少得了二哥的小破站《Java 程序员进阶之路》,网址我贴下面了哈:

https://tobebetterjavaer.com/home.html#java虚拟机open in new window

进去直接找「Java 核心」里面的 Java 虚拟机就对了。我按照前面的思维导图整理了 19 篇文章,全部都是硬核级别的,跟着学就对了。

2)视频

懂的都懂,看视频到 B 站。先推荐宋红康老师的 JVM 全套教程,200多万的播放量,还是非常受欢迎的。全套课程分为:

  • 内存与垃圾回收篇
  • 字节码与类的加载篇
  • 性能监控和调优篇

视频地址:https://www.bilibili.com/video/BV1PJ411n7xZopen in new window

友情提示,对于找工作面试的小伙伴,看 p01-p203、p266-301 就够了!

再推荐一个狂神说的,40多万的播放量,算是一个面向 JVM 面试的突击版。像一些常见的 JVM 面试题,视频里都有讲到,比如说:

  • 什么是 JVM?
  • 说一说类加载器?
  • 栈和堆的区别是什么?
  • JDK 8 和之前发生了什么变化?
  • 新生代和老年代是干嘛的?
  • From区和 To区什么区别?
  • 如何排查 OOM?
  • 说说垃圾回收算法
  • 说说 JVM 内存结构

视频地址:https://www.bilibili.com/video/BV1iJ411d7jSopen in new window

3)书籍

纸质书只推荐一本周志明老师的神书《深入理解 Java 虚拟机open in new window》,基本上学习 JVM 的小伙伴人手一本。

这是一部从工作原理和工程实践两个维度深入剖析JVM的著作,是计算机领域公认的经典。

全书分为五个部分,第一部分为走近 Java,主要是对 JVM 的发展历史进行了介绍,其中第二部分自动内存管理和第三部分虚拟机执行子系统需要重点掌握,这两部分的内容也是最多的。

第四部分程序编译与代码优化中需要重点掌握的是 JIT 部分,第五部分高效并发最好和Java 并发编程open in new window(我前面也做了学习路线的总结)这块内容结合起来学习。

可以配合 GitHub 上这个开源的阅读笔记学习:

https://github.com/TangBean/understanding-the-jvmopen in new window

4)开源电子书

推荐 doocs 社区的 JVM 底层原理最全知识总结open in new window,算是《深入理解 Java 虚拟机》这本书的一个精简知识点梳理。

GitHub 地址:https://github.com/doocs/jvmopen in new window

考虑到有些小伙伴可能需要 PDF 版本,我都整理好了,需要的小伙伴请扫描下方的二维码关注作者的原创公众号「沉默王二」回复关键字「java」就可以拉取到了。

扫码关注后回复「java」关键字

再推荐一份 GitHub 上开源的 Java 虚拟机知识点总结:

https://github.com/heibaiying/Full-Stack-Notes/blob/master/notes/Java_虚拟机.mdopen in new window

为了方便大家的学习,我也将其整理成了 PDF,内容包含了 Java 内存区域、垃圾收集算法、经典垃圾收集器、虚拟机类加载机制、程序编译和代码优化,手绘图也非常的漂亮。

需要的小伙伴可以微信搜索「沉默王二」回复关键字「java」就可以拉取到了。

5)付费专栏

郑雨迪老师在极客时间上开了一门《深入拆解Java虚拟机》的付费专栏,质量还是挺高的,喜欢的小伙伴可以戳链接open in new window去购买,反正我自己感觉质量还不错。

四、JVM 八股文

这里给大家推荐两份 Java 虚拟机方面的八股文,一份来自读者三分恶open in new window,一份来自读者小牛,先截图给大家看一下 Java 虚拟机的理解版八股文,图文并茂,非常容易消化和吸收。

为了方便大家的阅读和背诵,我已经将其整理到了二哥的小破站《Java 程序员进阶之路》上,面渣逆袭 Java 虚拟机篇:

https://tobebetterjavaer.com/sidebar/sanfene/jvm.htmlopen in new window

Java 虚拟机八股文(背诵版):

https://tobebetterjavaer.com/baguwen/jvm.htmlopen in new window

诚实点说,如果能把这两份八股文背会/理解的话,简历上就真的敢写“精通”Java 虚拟机了。

五、学习 JVM 的一点小心得

和 C++ 相比,Java 的内存管理机制可以说是一大特色,Java 开发不再需要自己去写代码手动释放内存,甚至你想自己干,JVM 都不给你这个机会,虚拟机完全掌握了 Java 内存的控制权。

这看起来挺美好的,但并不意味着Java 开发就可以随意写代码,随意使用内存,从我多年的使用体验来看,内存溢出和内存泄露还是会时不时发生的,尤其是初学阶段,尤其在开启多线程的情况下。

一旦出现内存溢出或者内存泄露,排查问题还是挺困难的,所以知道逊尼基到底是怎么管理内存的就变得十分重要了。

JVM 的垃圾回收open in new window,其实就是收拾那些不再使用的 Java 对象,把他们曾经占用的内存重新释放出来。所以我们要搞清楚:

  • 对象是如何创建的open in new window?对象是如何被访问的?到底哪些对象是废弃的?于是我们就需要搞清楚对象的生和死。
  • 这些废弃了的对象到底放在哪?于是就需要了解JVM 的内存结构open in new window:方法区、堆、程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈。
  • 这些废弃了的对象会不会造成内存泄露(OOM,OutOfMemoryError)?于是我们就需要了解每个分区的 OOM。
  • 这些废弃了对象什么时候被回收?于是我们就需要了解垃圾回收算法,比如说清除算法、复制算法、标记整理算法和分代收集算法。

知道了一个对象在内存中的生和死,我们还需要知道类是如何在内存中变成对象的?对象的方法是如何执行的?

于是我们开始学习 Java 虚拟机的执行过程,学习字节码文件open in new window( .class 文件),学习类的加载机制open in new window,学习虚拟机栈的栈帧结构open in new window,学习方法的调用过程,学习字节码指令open in new window等等。

为了监控虚拟机和故障排查,我们需要学习常用的 JDK 命令行工具open in new window,掌握必要的线上问题排查方法;此外,还需要了解 JIT (Just In Time)并不是简单的将热点代码编译成机器码就收工的,它还会对代码的执行进行优化(方法内联和逃逸分析open in new window)。

JVM 相关的知识已经成为面试必考的科目了,但老实讲,JVM 相关的知识还真的不太好用在项目中,或者说不太好在项目中体现出来。

那这里给大家推荐一个实战项目,基于 Spring Boot 的在线 Java IDE,可以远程执行 Java 代码并将程序的运行结果反馈出来。涉及了 Java 类文件的结构、Java 类加载器和 Java 类的热替换等 JVM 相关的技术。

https://github.com/TangBean/OnlineExecutoropen in new window

听我这么一说,是不是一下子就清晰多了!

另外,需要 Java 学习资料的话,可以直接戳我整理的这个 GitHub/码云仓库——📚Java程序员必读书单整理,附下载地址,助力每一个Java程序员构建属于自己的知识体系。包括但不限于Java、设计模式、计算机网络、操作系统、数据库、数据结构与算法、大数据、架构、面试等等。

给大家截图展示一下里面都有哪些优质的 PDF:

Java 虚拟机虽然难学,但如果你能坚持学下去,内功自然而然就提升了一大截


最近整理了一份牛逼的学习资料,包括但不限于Java基础部分(JVM、Java集合框架、多线程),还囊括了 数据库、计算机网络、算法与数据结构、设计模式、框架类Spring、Netty、微服务(Dubbo,消息队列) 网关 等等等等……详情戳:可以说是2022年全网最全的学习和找工作的PDF资源了open in new window

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