前言

此笔记从软件设计、编码和 JVM 等维度阐述性能优化的方法和技巧，分享资深架构师 Java 程序性能优化的宝贵经验，专注于 Java 应用程序的优化方法、技巧和思想，并深度剖析 JDK 部分的实现。具有较强的层次性和连贯性，深入剖析软件设计层面、代码层面和 JVM 虚拟机层面的优化方法。理论结合实践，使用丰富的示例帮助读者理解理论知识!

内容概览

主要介绍 Java 应用程序的优化方法和技巧，一共分为 6 章，由于内容较多，便将展示部分内容

【Java 程序优化笔记原文档见文末】

第 1 章 Java 性能调优概述

通过本章的学习，读者应该了解性能的基本概念及常用的参考指标。此外，本章还较为详细地介绍了与性能调优相关的两个重要理论——木桶原理和 Amdahl 定律。

第 2 章设计优化

本章主要介绍了一些比较重要的与性能相关的设计模式、性能组件和优化方法。其中，重点阐述了单例模式、代理模式、享元模式、装饰者模式、观察者模式、值对象模式和业务代理模式的结构、使用方法与实现细节；在性能优化组件中，详细介绍了缓冲、缓存和对象池等常用组件；对于性能优化的基本方法，介绍了负载均衡的作用与实现，以及时间换空间和空间换时间的思想。

第 3 章 Java 程序优化

本章着重介绍了 Java 应用程序的代码优化方法，包括 String 对象的优化、核心数据结构的优化（如 List、Map 和 Set）、NIO 的使用与传统的 I/O 性能对比、垃圾回收相关的引用类型及其使用，以及一些有助于改善性能的代码技巧。

第 4 章并行程序开发及优化

本章主要介绍了与并发程序相关的性能优化方法和技巧。4.1 节从设计角度介绍了一些常用的并行程序开发设计模式，如 Master-Worker 模式、Future 模式等；4.2 节介绍了与并行程序性能密切相关的线程池的使用方法；4.3 节介绍了并行程序专用的数据结构和它们在多线程下的性能表现；4.4 节介绍了多线程间的并发控制方法；4.5 节介绍了有关“锁”的优化方法；4.6 节介绍了如何通过无锁的方法提升并行程序的性能；4.7 节介绍了比线程更为轻便的多任务组件——协程。

第 5 章 JVM 调优

本章介绍了 JVM 虚拟机的调优方法。首先介绍了虚拟机的内存模型，并重点介绍了虚拟机栈、Java 堆和方法区的结构；接着详细介绍了与内存分配相关的 JVM 参数，以及垃圾回收的原理及其在 Hot Spot 虚拟机中的配置；最后介绍了一些常用的调优案例，以及一个基于 Tomcat 的模拟 Web 应用程序的调优过程。

第 6 章 Java 性能调优工具

本章主要介绍了常用的性能采集工具和故障排查工具。首先详细介绍了基于 Linux 系统和 Windows 系统的性能采集工具，使用这些工具有助于开发者定位性能瓶颈；接着介绍了 JDK 自带的一些性能和故障排查相关的命令，如 jps、jstack、jmap 和 jcmd 等，以及免费的可视化工具 JConsole、Visual VM 和 MAT；此外，本章还用了大量篇幅介绍了对象查询语言 OQL 及功能非常强大的 JMC。