如何排查线上问题
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2026-01-19
线程安全与锁优化
版本说明：本文主要基于 JDK 6 ~ JDK 14 的 HotSpot 虚拟机实现。需要注意的是，从 JDK 15 开始，偏向锁已被默认关闭并标记为废弃（JEP 374）。如果你使用的是 JDK 15+，文中关于偏向锁的内容仅作为历史参考。 线程安全 什么是线程安全 “当多个线程访问一个对象时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，也不需要进行额外的同步，或者在调用方法进行任何其他的协调操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那么这个对象就是线程安全的。” 相对的线程安全，可以分成五个等级。但在深入讨论线程安全的分类之前，我们需要先理解 Java 内存模型——它是理解线程安全问题的理论基础。 Java 内存模型基础 Java 内存模型（Java Memory Model，JMM）是 Java 语言规范的一部分，定义了多线程程序中共享变量的访问规则。理解 JMM 是理解线程安全问题的基础。 为什么需要内存模型？ 现代计算机系统中，CPU 与主内存之间存在巨大的速度差异。为了弥补这一差距，硬件层面引入了多级缓存（L1、L2、L3 Cache）。这带来了一个问...
2017-12-24
client 与 server
client 模式 默认的jit编译器，c1。 默认的gc：serial-serial old。 需要更短的启动时间和初始堆大小，能做更保守的优化。 默认-Xms是1M，-Xmx是64M。 适合 GUI 程序。 server 模式 默认的jit编译器，c2。 默认的gc：ps-serial old即 PS MarkSweep（可以启用parallel old）。 需要更长的启动时间和更大的堆大小，能够做更有深度的优化。 默认-Xms是128M，-Xmx是1024M。 适合长时间运转的程序。 64 位JVM# 在64位 JVM 上有个 -d64 的模式，实际上就是禁止client模式单独启动，只允许server模式或者混合编译模式启动的模式。
2017-10-30
JVM 与编译优化
Java 的编译分期，至少可以分为两个阶段（有些情况下还有额外的第三种编译过程）： 编译前端（前端编译）：把 *.java 变成 *.class 文件的过程。也就是把源语言文件变成中间语言文件的过程。典型的例子有：javac、Eclipse 的 ECJ 的工作过程。 编译后端（后端编译）：由 JIT（Just In Time Compiler）把中间语言（字节码）转换成二进制目标体系结构机器码的过程。典型的例子有 HotSpot 的 C1、C2 编译器的工作过程。 AOT（Ahead Of Time）编译器直接把源代码编译成二进制目标体系结构机器码的过程。 早期（编译）优化 javac 自从 1.3 版本已经不再支持 -O 的优化了。所有的优化策略集中到后端编译里。这样没有经过 javac 编译的 JRuby、Jython 程序，也可以享受到 JVM 的优化福利。 javac的编译过程，大致上是： 解析和填充符号表（Parse and Enter）。 注解处理（Annotation Processing，Java 5以后加入的过程）。 分析与字节码生成（Analyze an...
2026-02-07
G1/ZGC/Shenandoah 垃圾收集器对比
垃圾收集的核心挑战 垃圾收集器的设计始终面临三个核心指标的权衡：吞吐量、延迟和内存占用。这三个指标构成了一个不可能三角，优化其中一个指标往往需要牺牲其他指标。 吞吐量指单位时间内完成的工作量，通常用应用程序运行时间占总时间的比例来衡量。对于批处理任务、科学计算等场景，高吞吐量是首要目标。 延迟指垃圾收集造成的应用停顿时间。对于交互式应用、金融交易系统等对响应时间敏感的场景，低延迟至关重要。延迟通常关注最大停顿时间和停顿时间分布。 内存占用指垃圾收集器为了完成收集工作所需的额外内存空间。内存受限的环境下，收集器自身的内存开销成为关键约束。 传统垃圾收集器在三者之间做出明确取舍：Serial 和 Parallel GC 追求高吞吐量，但停顿时间较长；CMS GC 降低停顿时间，但牺牲吞吐量并占用更多内存。现代收集器试图在三者之间找到更优的平衡点。 G1（Garbage First）收集器 G1 收集器在 JDK 7u4 版本正式推出，是 JDK 9 之后的默认垃圾收集器。G1 的核心思想是打破传统分代收集的物理隔离，将堆内存划分为多个大小相等的 Region。 Region 化堆内存...
2026-01-18
无锁队列
Java 一读一写（SPSC）：Memory Barrier + Volatile 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657/** * Single-Producer Single-Consumer (SPSC) 无锁环形队列。 * * <p>原理说明： * - 仅允许一个线程调用 {@code offer()}，一个线程调用 {@code poll()}。 * - 由于没有写竞争，无需 CAS；只需保证写操作对消费者可见。 * - 使用两个 volatile 索引（head/tail）建立 happens-before 关系： * 生产者写入元素 → volatile 写 tail → 消费者 volatile 读 tail → 读取元素。 * - 这本质上利用了 Java 内存模型中的“volatile 写-读”内存屏障（StoreLoad）， * ...
2018-10-13
卡表和 RSet
卡表和 RSet 问题定义：为什么需要跨区域引用记录 JVM 垃圾收集器的核心工作之一是确定 live set——哪些对象仍然存活、不可回收。确定 live set 的标准做法是从 GC Roots（栈帧中的局部变量、静态字段等）出发，沿引用链遍历所有可达对象。 问题在于：当堆被划分为多个区域（代、Region）并且只回收其中一部分时，如何高效地找到从"不回收区域"指向"回收区域"的引用？ 以 Young GC 为例：只回收新生代，但老年代中可能持有指向新生代对象的引用。如果不处理这些跨代引用，就会错误地回收仍被老年代引用的新生代对象。最朴素的做法是扫描整个老年代来找出这些引用——但老年代通常远大于新生代，这样做的代价过高，违背了分代收集"只回收一部分堆"的初衷。 卡表（Card Table）和 RSet（Remembered Set）正是为解决这个问题而设计的辅助数据结构。二者的关系并非互相替代，而是层次不同、协作互补：卡表是底层的脏标记机制，RSet 是建立在卡表之上的更高层索引结构。 核心概念速览 在深入细节之前，...