day1: JVM

上午（3小时）：JVM内存模型学习

核心目标：理解JVM内存区域划分、对象分配与回收机制。

1. 学习内容与步骤

1. 精读《深入理解Java虚拟机》第2章（重点：2.2-2.4节）

   • 核心知识点：

     • 堆（Heap）：新生代（Eden、Survivor）、老年代（Old Generation）的作用；

     • 栈（Stack）：虚拟机栈、本地方法栈的帧结构（局部变量表、操作数栈）；

     • 方法区（Method Area）：JDK 8后由元空间（Metaspace）替代，存储类信息、常量池；

     • 直接内存（Direct Memory）：NIO的堆外内存分配机制。

   • 学习建议：

     • 用思维导图整理各内存区域的功能及交互关系（示例工具：XMind）。

2. 结合OpenJDK源码验证内存模型

   • 源码定位：

     • HotSpot JVM内存管理源码路径：src/hotspot/share/memory

     • 关键类：heap.hpp（堆实现）、metaspace.hpp（元空间实现）。

   • 实践建议：

     • 下载OpenJDK源码（GitHub链接），使用IDE（如IntelliJ）阅读heap.cpp中的内存分配逻辑。

3. Arthas工具初探

   • 安装与基础命令：

     curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar  
     java -jar arthas-boot.jar  

   • 快速体验：

     • 输入dashboard查看内存/线程实时状态；

     • 输入heapdump导出堆内存快照（为下午的实战做准备）。

2. 学习产出

• 知识笔记：整理JVM内存模型的核心要点（如堆与栈的区别、元空间与永久代的对比）。

• 疑问记录：标记不理解的概念（如“TLAB分配”），留待后续解决。

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下午（3小时）：手写简化版JVM内存分配器

核心目标：模拟JVM堆内存分配流程，理解对象分配与GC触发条件。

1. 实战步骤与代码示例

1. 设计内存分配器结构

   • 功能需求：

     • 模拟Eden区分配，空间不足时触发Minor GC；

     • 对象晋升：存活对象从Eden复制到Survivor区。

   • 类定义：

     public class SimpleJVM {  
         private static final int EDEN_SIZE = 64 * 1024; // 64KB  
         private byte[] eden = new byte[EDEN_SIZE];  
         private int edenPointer = 0;  
         private byte[] survivor = new byte[EDEN_SIZE]; // Survivor区  
         private int survivorPointer = 0;  
     
         // 分配内存（返回分配地址偏移量）  
         public int allocate(int size) {  
             if (edenPointer + size > EDEN_SIZE) {  
                 minorGC(); // Eden区满，触发Minor GC  
                 edenPointer = 0;  
             }  
             int address = edenPointer;  
             edenPointer += size;  
             return address;  
         }  
     
         // 模拟Minor GC：将存活对象复制到Survivor  
         private void minorGC() {  
             System.out.println("=== Minor GC Triggered ===");  
             survivorPointer = 0;  
             // 假设所有对象存活（简化逻辑）  
             System.arraycopy(eden, 0, survivor, 0, edenPointer);  
             survivorPointer = edenPointer;  
         }  
     }  

2. 测试与验证

   • 测试用例：

     public static void main(String[] args) {  
         SimpleJVM jvm = new SimpleJVM();  
         // 分配3个对象（每个20KB）  
         jvm.allocate(20 * 1024); // 对象1  
         jvm.allocate(20 * 1024); // 对象2  
         jvm.allocate(20 * 1024); // 触发GC，对象3分配失败  
     }  

   • 预期输出：

     === Minor GC Triggered ===  

3. 优化与扩展（可选）

   • 添加老年代：当Survivor区满时，对象晋升到老年代；

   • 模拟GC日志：记录GC时间、内存回收量。

2. 交付物要求

1. GitHub代码：

   • 创建仓库（如simple-jvm-allocation），提交完整代码；

   • 添加README.md，说明设计思路与测试方法。

2. 内存分配流程图：

   • 工具推荐：Draw.io、Excalidraw；

   • 内容要求：标注Eden、Survivor、对象分配与GC流程。

   • 示例图核心节点：

     [对象分配请求] → [Eden区空间检查] → [足够则分配]  
                          ↓  
                     [不足则触发GC] → [存活对象复制到Survivor]  

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晚上（2小时）：总结与输出

1. 技术博客：

   • 标题：《Day1：手写JVM内存分配器——从理论到实践》

   • 内容框架：

     • JVM内存模型核心知识点总结；

     • 代码设计思路与关键实现；

     • 遇到的问题与解决方案（如GC触发条件）。

2. 提交GitHub与文档：

   • 推送代码至仓库，附流程图和博客链接；

   • 在本地或云笔记中归档Day1学习记录。

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资源使用建议

1. 书籍重点章节：

   • 《深入理解Java虚拟机》第2章（精读2.2-2.4节）；

   • 《Java并发编程实战》第2章（了解内存可见性问题）。

2. 开源代码参考：

   • OpenJDK的heap.cpp（路径：src/hotspot/share/memory/heap.cpp）；

   • Arthas的heapdump命令实现（源码链接）。

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明日预习（Day2）

• 核心内容：GC算法（CMS、G1、ZGC）与调优参数；

• 工具准备：安装JProfiler（官网下载），准备测试用例。

Day1完成标志：代码运行成功、流程图清晰、博客发布。 若遇到问题：优先查阅书籍对应章节，其次在GitHub提交Issue或Stack Overflow提问。