課程

如何「動態」建立物件並操作類別：為什麼 Class.newInstance() 已過時，如何正確使用 getConstructor/ getDeclaredConstructor 與 Constructor.newInstance，透過 Method.invoke 呼叫方法，以及用 Field 讀取/修改欄位。會說明常見例外（ ReflectiveOperationException 等）、模組系統的限制、實用做法，以及一個用於動態實例化的小工具。此外，還有整體流程的示意圖。

在這堂課我們討論 Java 中反射的實務：如何透過 Class、 Field 與 Method 讀取私有欄位（ setAccessible( true)）並組裝一個簡單的序列化器；DI 容器如何藉由註解（ @Inject、 @Autowired）透過建構子與欄位注入相依性；基於 Proxy 與 InvocationHandler 的動態代理如何攔截呼叫；這些技術在實務中（ Spring、 JUnit、 Jackson）如何應用，以及會遇到哪些限制與錯誤。

為什麼應用程式需要日誌，以及為什麼只靠 System.out.println 在生產環境無法救場。我們將拆解 ERROR/ WARN/ INFO/ DEBUG/ TRACE 等級、內建的 java.util.logging 堆疊與設定檔 logging.properties，並認識 Log4j 2、 Logback 與外觀層 SLF4J。我們會與主控台輸出比較、加入相依性，並解析常見的設定與使用錯誤。

解析一則良好的日誌訊息由哪些部分組成（時間、層級 INFO/ ERROR、logger 名稱、文字、stack），如何透過 SLF4J/Log4j2 的樣板正確格式化（以 "{}" 取代字串連接）、如何記錄例外（ logger.error(..., ex)）、何時使用 ERROR/ WARN/ INFO/ DEBUG/ TRACE 各層級，以及最佳實務：不包含敏感資料、訊息清楚、使用關聯 ID（ orderId、 userId）與妥善設定 log4j2.xml。

如何在多執行緒與 Web 環境中讓日誌更可靠：現成庫的執行緒安全性 ( Logback、 Log4j 2、 java.util.logging)、 MDC 上下文與 requestId 傳遞、與 Spring 篩選器與錯誤處理器的整合、與 System.out 的差異、執行緒池的細節與微服務中的追蹤（traceId、 OpenTelemetry）。解析實務範例與常見錯誤，並使用 SLF4J 與 Logger 作為 static final 欄位。

這堂課是關於監控 JVM 的實用指南：如何透過 JMX 與 JConsole 讀取標準指標，如何在 VisualVM 中視覺化觀察記憶體、執行緒並剖析方法（包含 heap dump 與 thread dump），以及如何使用 Java Flight Recorder 記錄「黑盒」並在 JDK Mission Control 中進行分析。我們會示範啟動指令（ -XX:StartFlightRecording），說明分析 GC/執行緒的典型情境與常見錯誤。

說明效能剖析與監控的差異、哪些指標重要（方法執行時間、記憶體、執行緒、鎖定），以及應使用哪些工具： VisualVM、 Java Flight Recorder，以及商業版剖析器。實作上我們會研究「慢速」計算器，學習尋找「熱點」、分析 heap dump，並透過替換演算法、減少配置與快取來消除瓶頸。最後以最佳化流程的視覺化圖示與常見錯誤解析作結。

在 JVM 執行期間，區域變數、物件與類別的中繼資料分別去哪裡？我們將拆解執行緒堆疊、堆，以及 PermGen → MetaSpace 的演進。也會談到 GC 的運作方式、常見的記憶體錯誤（ StackOverflowError、 OutOfMemoryError），以及啟動旗標（ -Xss、 -Xmx、 -XX:MaxMetaspaceSize）的影響。附上示意圖、mermaid 圖表與可運行範例。

在本講座中，我們會解析垃圾回收器（ GC）在 JVM 中如何運作，傳統的 Serial/ Parallel/ CMS 與現代的 G1、 ZGC、 Shenandoah 有何差異，什麼是年輕代與老年代，為什麼會出現 Stop-the-World 停頓，以及如何將其最小化。實作上我們會看看如何用旗標啟用不同 GC（ -XX:+UseG1GC、 -XX:+UseZGC、 -XX:+UseShenandoahGC）、調整停頓（ -XX:MaxGCPauseMillis）與堆大小（ -Xms/ -Xmx）、閱讀日誌（ -Xlog:gc*），並避免典型錯誤（例如強制呼叫 System.gc()）。

在本講座中，你將了解區域變數位於哪裡（執行緒堆疊）以及它與堆（heap）有何不同，為什麼即便有 GC，Java 仍可能發生記憶體洩漏，以及如何避免。會解析真實情境：「永恆」的 static 集合、未取消註冊的監聽器與快取。將認識引用家族： SoftReference、 WeakReference、 PhantomReference，以及容器 WeakHashMap。還會練習修復洩漏並討論，為何呼叫 System.gc() — 只是對 JVM 的提示而非命令，以及 OutOfMemoryError 可能帶來的後果。

JVM 記憶體疑難排解實作指南：用 jmap 擷取堆快照（ heap dump），透過 -heap 與 -histo 閱讀摘要，在 jvisualvm（分頁 Monitor、 Heap Dump、 Threads、 Profiler）中檢視應用程式，拆解範例洩漏，並認識 Eclipse MAT 與 jconsole。最後——常見錯誤與建議。

實務解析，說明為什麼 Java 應用可能「記憶體外洩」並變慢：遺漏移除的監聽器 ( addActionListener/ removeActionListener)、長壽的靜態集合、未關閉的資源（建議： try-with-resources）、會保留參照的匿名/內部類別，以及濫用 System.gc()。將學會閱讀 GC 日誌（ -Xlog:gc*、 -XX:+PrintGCDetails）、選擇合適的回收器、用 WeakHashMap 建立快取、進行監控（ jvisualvm、 jconsole）、分析 heap dump，並正確調整 -Xmx/ -Xms。最後 — 提供真實的外洩案例與修正方式。