(1)性能優(yōu)化方法論與指標體系:了解性能優(yōu)化的本質(zhì)與核心價值,掌握性能優(yōu)化的完整方法論(3S定理:Scalability、Stability、Speed)。學(xué)習性能調(diào)優(yōu)的核心指標:響應(yīng)時間(RT)、吞吐量(TPS/QPS)、并發(fā)用戶數(shù)、錯誤率。掌握性能測試的基本方法:梯度壓測、分布式壓測,通過壓測識別系統(tǒng)性能瓶頸。學(xué)習性能優(yōu)化的一般流程:問題發(fā)現(xiàn)、瓶頸分析、方案設(shè)計、實施驗證、效果評估。建立從"事后救火"到"事前預(yù)防"的性能優(yōu)化思維。
(2)JVM內(nèi)存模型與參數(shù)配置:深入理解JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)的完整結(jié)構(gòu):堆(新生代、老年代)、虛擬機棧、本地方法棧、方法區(qū)、程序計數(shù)器。掌握對象創(chuàng)建流程與內(nèi)存分配機制,深入剖析對象內(nèi)存布局:對象頭(MarkWord、KlassPointer)、實例數(shù)據(jù)、對齊填充。學(xué)習JVM核心參數(shù)配置:堆內(nèi)存設(shè)置(-Xms、-Xmx)、棧大小(-Xss)、元空間大小(-XX:MetaspaceSize)。掌握不同負載場景下的參數(shù)調(diào)優(yōu)策略:吞吐量優(yōu)先、響應(yīng)時間優(yōu)先。
(3)垃圾回收機制與GC調(diào)優(yōu):深入理解垃圾回收的基本原理:如何找到垃圾(引用計數(shù)、可達性分析)、如何清除垃圾(標記-清除、標記-復(fù)制、標記-整理)。學(xué)習常見垃圾收集器的特性與適用場景:Serial、Parallel、CMS、G1、ZGC。掌握G1收集器的停頓預(yù)測模型與調(diào)優(yōu)策略。學(xué)習GC日志分析與解讀,通過GC Easy、PerfMa等工具識別GC問題。實戰(zhàn)案例:一次線上GC導(dǎo)致的系統(tǒng)卡頓問題排查與調(diào)優(yōu)。
(4)JVM性能監(jiān)控與問題診斷:掌握JDK內(nèi)置命令行工具的使用:jps(進程查看)、jstat(GC監(jiān)控)、jinfo(參數(shù)查看)、jmap(內(nèi)存導(dǎo)出)、jstack(線程棧)。學(xué)習可視化診斷工具:JVisualVM實現(xiàn)線程監(jiān)控、內(nèi)存分析、CPU采樣。掌握線上問題診斷利器Arthas的核心功能:實時查看系統(tǒng)運行時狀態(tài)、線程問題診斷、耗時調(diào)用鏈排查。實戰(zhàn)案例:快速找到最忙執(zhí)行線程/代碼、排查線上調(diào)用鏈耗時問題。
(5)多線程并發(fā)編程基礎(chǔ):深入理解線程安全問題產(chǎn)生的本質(zhì)原因。掌握并發(fā)編程的三大特性:原子性、可見性、有序性。深入理解Java內(nèi)存模型(JMM)及其在并發(fā)編程中的核心作用。學(xué)習指令重排序、happens-before規(guī)則。掌握synchronized關(guān)鍵字的底層實現(xiàn)原理、鎖優(yōu)化與鎖升級機制(偏向鎖→輕量級鎖→重量級鎖)。
(6)顯式鎖與AQS原理分析:深入理解Lock接口的設(shè)計與實現(xiàn)。掌握ReentrantLock重入鎖的源碼實現(xiàn),分析其與synchronized的差異(可中斷、公平鎖、嘗試鎖)。深入剖析AQS(抽象隊列同步器)的底層原理:CLH隊列、狀態(tài)管理、獨占/共享模式。學(xué)習ReentrantReadWriteLock讀寫鎖的適用場景。掌握Condition條件變量的實現(xiàn)原理及其在生產(chǎn)者-消費者模式中的應(yīng)用。
(7)并發(fā)容器與原子類:深入理解ConcurrentHashMap的實現(xiàn)原理(分段鎖/CAS+同步機制)、put/擴容源碼分析。掌握CopyOnWriteArrayList的寫時復(fù)制原理及其在讀多寫少場景的應(yīng)用。學(xué)習阻塞隊列BlockingQueue體系(ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue)的實現(xiàn)原理與應(yīng)用。掌握CAS原子操作類:AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference的底層實現(xiàn)與ABA問題解決方案。
(8)線程池原理與調(diào)優(yōu)實踐:深入理解線程池的核心價值與設(shè)計思想。剖析ThreadPoolExecutor的七大核心參數(shù)(corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、unit、workQueue、threadFactory、handler)及其協(xié)同工作機制。掌握線程池的四種拒絕策略及其適用場景。學(xué)習Executors框架創(chuàng)建的預(yù)定義線程池(FixedThreadPool、CachedThreadPool、SingleThreadExecutor、ScheduledThreadPool)的隱患與選型。實踐掌握IO密集型、CPU密集型任務(wù)場景下的線程池參數(shù)估算方法。
(9)異步編程與CompleteableFuture:掌握Future模式的原理與應(yīng)用場景。深入學(xué)習CompleteableFuture對異步編程的增強:異步任務(wù)的鏈式調(diào)用、組合、回調(diào)機制。掌握supplyAsync/thenApply/thenAccept/thenCompose/applyToEither/allOf/anyOf等核心API的應(yīng)用。實踐實現(xiàn)多個異步任務(wù)的有序編排與結(jié)果聚合。
(10)NIO與高性能網(wǎng)絡(luò)編程:理解BIO的阻塞式模型在高并發(fā)下的局限。掌握NIO三大核心組件:Buffer緩沖區(qū)、Channel通道、Selector多路復(fù)用器的設(shè)計與協(xié)作。學(xué)習Reactor線程模型在NIO中的應(yīng)用。掌握Netty高性能網(wǎng)絡(luò)框架的核心優(yōu)勢:零拷貝機制、內(nèi)存池化、高效的線程模型、無鎖設(shè)計、責任鏈模式。實踐實現(xiàn)基于Netty的高性能RPC通信框架。
(11)數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化:掌握數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的核心方法:索引優(yōu)化、SQL重構(gòu)、分庫分表。學(xué)習通過執(zhí)行計劃分析索引失效場景,合理創(chuàng)建索引提升查詢效率。掌握連接池技術(shù)(HikariCP、Druid)的配置優(yōu)化。了解讀寫分離與分庫分表策略(Sharding-JDBC、MyCat)。學(xué)習緩存架構(gòu)設(shè)計:多級緩存策略、緩存穿透/擊穿/雪崩防護。
(12)綜合項目實戰(zhàn):高并發(fā)系統(tǒng)性能優(yōu)化:結(jié)合所學(xué)知識,完成一個完整的高并發(fā)系統(tǒng)性能優(yōu)化項目(如電商秒殺系統(tǒng)、搶紅包應(yīng)用)。涵蓋性能測試與瓶頸分析、JVM參數(shù)調(diào)優(yōu)、多線程并發(fā)優(yōu)化、線程池配置、數(shù)據(jù)庫索引優(yōu)化、緩存架構(gòu)設(shè)計、Netty網(wǎng)絡(luò)通信的全流程。通過梯度壓測驗證優(yōu)化效果,撰寫完整的性能優(yōu)化報告。