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面向GC的Java编程

2014年05月07日王晨纯评论 46 条评论 60,405 人阅读

Java程序员在编码过程中通常不需要考虑内存问题，JVM经过高度优化的GC机制大部分情况下都能够很好地处理堆(Heap)的清理问题。以至于许多Java程序员认为，我只需要关心何时创建对象，而回收对象，就交给GC来做吧！甚至有人说，如果在编程过程中频繁考虑内存问题，是一种退化，这些事情应该交给编译器，交给虚拟机来解决。

这话其实也没有太大问题，的确，大部分场景下关心内存、GC的问题，显得有点“杞人忧天”了，高老爷说过：

过早优化是万恶之源。

但另一方面， 什么才是“过早优化”？

If we could do things right for the first time, why not?

事实上 JVM的内存模型 ( JMM )理应是Java程序员的基础知识，处理过几次JVM线上内存问题之后就会很明显感受到，很多系统问题，都是内存问题。

对JVM内存结构感兴趣的同学可以看下浅析Java虚拟机结构与机制这篇文章，本文就不再赘述了，本文也并不关注具体的GC算法，相关的文章汗牛充栋，随时可查。

另外，不要指望GC优化的这些技巧，可以对应用性能有成倍的提高，特别是对I/O密集型的应用，或是实际落在YoungGC上的优化，可能效果只是帮你减少那么一点YoungGC的频率。

但我认为， 优秀程序员的价值，不在于其所掌握的几招屠龙之术，而是在细节中见真著 ，就像前面说的， 如果我们可以一次把事情做对，并且做好，在允许的范围内尽可能追求卓越，为什么不去做呢？ …

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从LongAdder看更高效的无锁实现

2014年04月17日 liuinsect 评论 35 条评论 47,373 人阅读

（感谢 @jd刘锟洋投稿，更多文章参看他的博客：码梦为生）

原文链接 ：《比AtomicLong还高效的LongAdder 源码解析》

接触到AtomicLong的原因是在看guava的LoadingCache相关代码时，关于LoadingCache，其实思路也非常简单清晰：用模板模式解决了缓存不命中时获取数据的逻辑，这个思路我早前也正好在项目中使用到。

言归正传，为什么说LongAdder引起了我的注意，原因有二：

作者是Doug lea ，地位实在举足轻重。
他说这个比AtomicLong高效。

我们知道，AtomicLong已经是非常好的解决方案了，涉及并发的地方都是使用CAS操作，在硬件层次上去做 compare and set操作。效率非常高。

因此，我决定研究下，为什么LongAdder比AtomicLong高效。

首先，看LongAdder的继承树：

la1

继承自Striped64，这个类包装了一些很重要的内部类和操作。稍候会看到。

…

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Copy-On-Write简称COW，是一种用于程序设计中的优化策略。其基本思路是，从一开始大家都在共享同一个内容，当某个人想要修改这个内容的时候，才会真正把内容Copy出去形成一个新的内容然后再改，这是一种延时懒惰策略。从JDK1.5开始Java并发包里提供了两个使用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到。

什么是CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。

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无锁HashMap的原理与实现

2013年05月30日 onetwogoo 评论 35 条评论 64,518 人阅读

(本文由 onetwogoo 投稿)

在《疫苗：Java HashMap的死循环》中，我们看到，java.util.HashMap并不能直接应用于多线程环境。对于多线程环境中应用HashMap，主要有以下几种选择：

使用线程安全的java.util.Hashtable作为替代。
使用java.util.Collections.synchronizedMap方法，将已有的HashMap对象包装为线程安全的。
使用java.util.concurrent.ConcurrentHashMap类作为替代，它具有非常好的性能。

而以上几种方法在实现的具体细节上，都或多或少地用到了互斥锁。互斥锁会造成线程阻塞，降低运行效率，并有可能产生死锁、优先级翻转等一系列问题。

CAS(Compare And Swap)是一种底层硬件提供的功能，它可以将判断并更改一个值的操作原子化。关于CAS的一些应用，《无锁队列的实现》一文中有很详细的介绍。

Java中的原子操作

在java.util.concurrent.atomic包中，Java为我们提供了很多方便的原子类型，它们底层完全基于CAS操作。

例如我们希望实现一个全局公用的计数器，那么可以：

private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(3);

public void addCounter() {
    for (;;) {
        int oldValue = counter.get();
        int newValue = oldValue + 1;
        if (counter.compareAndSet(oldValue, newValue))
            return;
    }
}

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疫苗：Java HashMap的死循环

2013年05月10日陈皓评论 181 条评论 305,226 人阅读

在淘宝内网里看到同事发了贴说了一个CPU被100%的线上故障，并且这个事发生了很多次，原因是在Java语言在并发情况下使用HashMap造成Race Condition，从而导致死循环。这个事情我4、5年前也经历过，本来觉得没什么好写的，因为Java的HashMap是非线程安全的，所以在并发下必然出现问题。但是，我发现近几年，很多人都经历过这个事（在网上查“HashMap Infinite Loop”可以看到很多人都在说这个事）所以，觉得这个是个普遍问题，需要写篇疫苗文章说一下这个事，并且给大家看看一个完美的“Race Condition”是怎么形成的。

问题的症状

从前我们的Java代码因为一些原因使用了HashMap这个东西，但是当时的程序是单线程的，一切都没有问题。后来，我们的程序性能有问题，所以需要变成多线程的，于是，变成多线程后到了线上，发现程序经常占了100%的CPU，查看堆栈，你会发现程序都Hang在了HashMap.get()这个方法上了，重启程序后问题消失。但是过段时间又会来。而且，这个问题在测试环境里可能很难重现。

我们简单的看一下我们自己的代码，我们就知道HashMap被多个线程操作。而Java的文档说HashMap是非线程安全的，应该用ConcurrentHashMap。

但是在这里我们可以来研究一下原因。

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实例分析Java Class的文件结构

2013年03月05日 tiger.zhou 评论 48 条评论 51,893 人阅读

【感谢网友 @ Krq_Tiger 投稿】

今天把之前在Evernote中的笔记重新整理了一下，发上来供对java class 文件结构的有兴趣的同学参考一下。

学习Java的朋友应该都知道Java从刚开始的时候就打着平台无关性的旗号，说“一次编写，到处运行”，其实说到无关性，Java平台还有另外一个无关性那就是语言无关性，要实现语言无关性，那么Java体系中的class的文件结构或者说是字节码就显得相当重要了，其实Java从刚开始的时候就有两套规范，一个是Java语言规范，另外一个是Java虚拟机规范，Java语言规范只是规定了Java语言相关的约束以及规则，而虚拟机规范则才是真正从跨平台的角度去设计的。今天我们就以一个实际的例子来看看，到底Java中一个Class文件对应的字节码应该是什么样子。这篇文章将首先总体上阐述一下Class到底由哪些内容构成，然后再用一个实际的Java类入手去分析class的文件结构。

在继续之前，我们首先需要明确如下几点：

1）Class文件是有8个字节为基础的字节流构成的，这些字节流之间都严格按照规定的顺序排列，并且字节之间不存在任何空隙，对于超过8个字节的数据，将按照Big-Endian的顺序存储的，也就是说高位字节存储在低的地址上面，而低位字节存储到高地址上面，其实这也是class文件要跨平台的关键，因为 PowerPC架构的处理采用Big-Endian的存储顺序，而x86系列的处理器则采用Little-Endian的存储顺序，因此为了Class文件在各中处理器架构下保持统一的存储顺序，虚拟机规范必须对起进行统一。

2） Class文件结构采用类似C语言的结构体来存储数据的，主要有两类数据项，无符号数和表，无符号数用来表述数字，索引引用以及字符串等，比如 u1,u2,u4,u8分别代表1个字节，2个字节，4个字节，8个字节的无符号数，而表是有多个无符号数以及其它的表组成的复合结构。可能大家看到这里对无符号数和表到底是上面也不是很清楚，不过不要紧，等下面实例的时候，我会再以实例来解释。

明确了上面的两点以后，我们接下来后来看看Class文件中按照严格的顺序排列的字节流都具体包含些什么数据：

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并发框架Disruptor译文

2013年02月28日方腾飞评论 38 条评论 62,596 人阅读

（感谢同事方腾飞投递本文）

Martin Fowler在自己网站上写了一篇 LMAX架构的文章，在文章中他介绍了LMAX是一种新型零售金融交易平台，它能够以很低的延迟产生大量交易。这个系统是建立在JVM平台上，其核心是一个业务逻辑处理器，它能够在一个线程里每秒处理6百万订单。业务逻辑处理器完全是运行在内存中，使用事件源驱动方式。业务逻辑处理器的核心是Disruptor。

Disruptor它是一个开源的并发框架，并获得 2011 Duke’s 程序框架创新奖，能够在无锁的情况下实现网络的Queue并发操作。本文是 Disruptor官网中发布的文章的译文（现在被移到了GitHub ）。

剖析Disruptor:为什么会这么快

剖析Disruptor:为什么会这么快？(一)锁的缺点

剖析Disruptor:为什么会这么快？(二)神奇的缓存行填充

剖析Disruptor:为什么会这么快？(三)伪共享

剖析Disruptor:为什么会这么快？(四)揭秘内存屏障

Disruptor如何工作和使用

如何使用Disruptor（一）Ringbuffer的特别之处

如何使用Disruptor（二）如何从Ringbuffer读取

如何使用Disruptor（三）写入Ringbuffer

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如此理解面向对象编程

2012年12月13日陈皓评论 185 条评论 157,679 人阅读

从Rob Pike 的 Google+上的一个推看到了一篇叫《 Understanding Object Oriented Programming 》的文章，我先把这篇文章简述一下，然后再说说老牌黑客Rob Pike的评论。

先看这篇教程是怎么来讲述OOP的。它先给了下面这个问题，这个问题需要输出一段关于操作系统的文字：假设Unix很不错，Windows很差。

这个把下面这段代码描述成是 Hacker Solution 。（这帮人觉得下面这叫黑客？我估计这帮人真是没看过C语言的代码）

public class PrintOS
{
	public static void main(final String[] args)
	{
		String osName = System.getProperty("os.name") ;
		if (osName.equals("SunOS") || osName.equals("Linux"))
		{
			System.out.println("This is a UNIX box and therefore good.") ;
		}
		else if (osName.equals("Windows NT") || osName.equals("Windows 95"))
		{
			System.out.println("This is a Windows box and therefore bad.") ;
		}
		else
		{
			System.out.println("This is not a box.") ;
		}
	}
}

然后开始用面向对象的编程方式一步一步地进化这个代码。

先是以过程化的思路来重构之。

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Resin服务器getResource揭秘

2012年01月05日 liuxiaori 评论 14 条评论 11,675 人阅读

（感谢网友 liuxiaori 继续分享其经历）这样的详细的图文并茂的文章让我很佩服！

前言

接上文“ 由一个问题到Resin ClassLoader的学习 ”，本文将以this.getClass().getResource(“/”).getPath()和this.getClass().getResourceAsStream(“/a.txt”)为例，一步步解析加载的过程。

调试环境

下载resin3.0.23的源码( http://www.caucho.com/download/resin-3.0.23-src.zip )。
部署到myeclipse中，有错误，本人忽略了。Resin可运行。
将EhCacheTestAnnotation部署到resin3.0.23中。
调试this.getClass().getResource(“/”).getPath()。

问题来了，无论如何也模拟不出来<compiling-loader>所造成的影响，一直输出：/D:/work_other/project/resin-3.0.23/bin/ 。无奈之下，采用了这种方式：使用两个eclipse，一个使用发布版本的，部署EhCacheTestAnnotation进行调试；另外一个部署resin3.0.23源码，调试到哪里对照看源码。

开始

1) this.getClass().getResource(“/”).getPath()

本次调试涉及的所有类加载器为：

EnvironmentClassLoader$24156236[web-app:http://localhost:8787/EhCacheTestAnnotation]

EnvironmentClassLoader$7806641[host:http://localhost:8787]

EnvironmentClassLoader$22459270[servlet-server:]

[email protected]

[email protected]

首先进入Class的getResource(String name)方法，如下图：

…

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由一个问题到 Resin ClassLoader 的学习

2011年12月28日 liuxiaori 评论 30 条评论 19,583 人阅读

（感谢网友 liuxiaori 分享其经历）

背景

某日临近下班，一个同事欲取任何类中获取项目绝对路径，不通过Request方式获取，可是始终获取不到预想的路径。于是晚上回家google了一下，误以为是System.getProperty(“java.class.path”)-未实际进行测试，早上来和同事沟通，提出了使用这个内置方法，结果人家早已验证过，该方法是打印出CLASSPATH环境变量的值。

于是乎，继续google，找到了Class的getResource与getResourceAsStream两个方法。这两个方法会委托给ClassLoader对应的同名方法。以为这样就可以搞定(实际上确实可以搞定)，但验证过程中却发生了奇怪的事情。

软件环境：Windows XP、Resin 3、Tomcat6.0、Myeclipse、JDK1.5

发展

我的验证思路是这样的：

定义一个Servlet，然后在该Servlet中调用Path类的getPath方法，getPath方法返回工程classpath的绝对路径，显示在jsp中。
另外在Path类中，通过Class的getResourceAsStream读取当前工程classpath路径中的a.txt文件，写入到getResource路径下的b.txt。

由于时间匆忙，代码没有好好去组织。大致能看出上述两个功能，很简单不做解释。

…

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分类： Java语言

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前言

调试环境

开始

1) this.getClass().getResource(“/”).getPath()

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背景

发展