Glavo

 
	
      [新闻] OpenJDK Leyden 项目发布首个 EA 版本
  
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		Glavo
		
  
     发表于 2024-06-21
    
  
		OpenJDK 的子项目 Leyden 在进行开发一年后终于发布了第一个 EA 版本：Project Leyden Early-Access Builds
（目前暂时仅为 Linux 和 macOS 提供构建，Windows 平台的构建将在未来提供）

Leyden 项目优化了 Java 程序的启动时间、预热时间以及资源占用。欢迎各位积极尝试此原型，并向 OpenJDK 社区反馈提供反馈意见。

概述

此 EA 版本基于 Leyden 项目的“premain”原型。该原型包含很多优化，这些优化将工作从运行时转移到了应用程序的实验性运行中，这被称为训练运行（training run）。 在训练运行过程中，JVM 提前计算了各种信息，而且会根据在此阶段对程序行为的观察，将字节码提前编译为机器码。

此原型包含以下优化功能，通过 -XX:CacheDataStore 选项能够将这些功能全部启用，不需要再单独添加这些选项；未来 JVM 可能会默认启用它们。


  统一 CDS (JDK-8320264)：CDS 的这个增强功能是其他功能的基础。
    
      它使 CDS 不仅能像以前那样存储类元数据和堆对象，还能存储性能分析数据和经过编译的代码。
      这项功能需要通过虚拟机参数 -XX:CacheDataStore 启用。
      这个选项简化了构建 CDS 以及尝试这里列出的所有原型功能的流程。
    
  
  从 CDS 档案中加载类 (JDK-8315737)：这使得 JVM 在启动时能够立即让类处于已经被加载的状态。因此我们可以用简化的假设来实现很多其他的 time shifting 优化。
    
      这项功能需要通过虚拟机参数 -XX:+PreloadSharedClasses 启用。
    
  
  将方法性能分析数据存储至 CDS 档案 (JDK-8325147)：我们将训练运行得到的方法性能分析数据存储至 CDS 档案中，从而使 JIT 在预热期间能够更早地开始编译，使 Java 程序能够更快地达到性能峰值。
    
      这项功能需要通过虚拟机参数 -XX:+RecordTraining 和 -XX:+ReplayTraining 启用。
    
  
  提前解析常量池条目：新的虚拟机参数 -XX:+ArchiveFieldReferences、-XX:+ArchiveMethodReferences 和 -XX:+ArchiveInvokeDynamic 能够让虚拟机在训练运行期间解析大量常量池条目，这使得程序能够更快地启动。此外，由于存在这些经过解析的常量池条目，AOT 编译器能够生成质量更高的代码。
  AOT 编译 Java 方法：在训练运行期间经常使用的方法可以和 CDS 一起编译与存储。在实际生产运行程序时，可以跳过解释器和 C1 编译阶段，直接运行 AOT 编译的方法。
    
      这项功能需要通过虚拟机参数 -XX:+StoreCachedCode、-XX:+LoadCachedCode 和 -XX:CachedCodeFile 启用。
      目前机器码被存储在一个单独的文件，但我们计划会把它存储在 CDS 档案文件内。
    
  
  提前生成动态代理：一些流行的框架经常使用动态代理功能，我们可以提前生成这些代理来缩短启动时间。
    
      这项功能需要通过虚拟机参数 -XX:+ArchiveDynamicProxies 启用。
    
  
  提前生成反射数据：JVM 会生成反射数据（比如 java.lang.reflect.Method 的实例）来支持反射操作，我们可以提前生成它们来缩短启动时间。
    
      这项功能需要通过虚拟机参数 -XX:+ArchiveReflectionData 启用。
    
  
  类加载器查找缓存：有些时候一些框架会用名称（通过 Class.forName(...) 等方法）对类进行重复查找，这种优化允许在不重复扫描类路径的情况下快速完成此类查找。
    
      这项功能需要通过虚拟机参数 -XX:+ArchiveLoaderLookupCache 启用。
    
  
尝试 Leyden

首先，请从下载页面下载 Leyden 项目的 EA 构建。我也把它们上传到了百度网盘，如果大陆地区访问不畅或者无法访问可以尝试从这里下载：Leyden - 百度网盘。

作为演示，OpenJDK 提供了一个简单的基准测试：JavacBenchApp.java。此基准测试使用 javac 编译一些 Java 源文件。

在下载了上面的基准后，我们先将它编译打包成 JAR 文件：

$ javac JavacBenchApp.java
$ jar cvf JavacBenchApp.jar JavacBenchApp*.class
added manifest
adding: JavacBenchApp$ClassFile.class(in = 1608) (out= 787)(deflated 51%)
adding: JavacBenchApp$FileManager.class(in = 2090) (out= 979)(deflated 53%)
adding: JavacBenchApp$SourceFile.class(in = 1351) (out= 671)(deflated 50%)
adding: JavacBenchApp.class(in = 7571) (out= 3302)(deflated 56%)


然后我们可以尝试在不启用 Leyden 功能的情况下运行此测试，结果花费了 893 毫秒：

$ java -cp JavacBenchApp.jar JavacBenchApp 50
Generated source code for 51 classes and compiled them in 893 ms


而想要尝试 Leyden，我们首先可以进行训练运行（training run）并生成 Leyden 缓存文件：

$ rm -fv JavacBenchApp.cds* # 先清理掉之前生成的文件
$ java -XX:CacheDataStore=JavacBenchApp.cds -cp JavacBenchApp.jar JavacBenchApp 50
$ ls -l JavacBenchApp.cds*
-r--r--r-- 1 iklam iklam 30900224 May 20 19:21 JavacBenchApp.cds
-r--r--r-- 1 iklam iklam 16895736 May 20 19:21 JavacBenchApp.cds.code


这里创建了两个文件：


  JavacBenchApp.cds：该文件包含从训练运行中收集到的类、堆对象和性能分析数据；
  JavacBenchApp.cds.code：该文件包含了 AOT 编译的方法，且针对训练运行期间观察到的行为进行了优化。（未来版本中，这个文件会被合并到 JavacBenchApp.cds 里）


现在我们可以使用这些缓存文件进行生产运行（production run），此时该测试仅用了 423 毫秒就完成了（耗费的时间减少了 52.63%）：

$ java -XX:CacheDataStore=JavacBenchApp.cds -cp JavacBenchApp.jar JavacBenchApp 50
Generated source code for 51 classes and compiled them in 423 ms


Leyden 原型的局限性

目前此 Leyden 原型存在以下限制，它们可能会在未来被解决：


  目前此 Leyden 原型生成的 CDS 档案是针对特定 GC 生成的，请相同的 GC 进行训练和生产运行。
  目前此 Leyden 原型仅支持 G1 GC、Serial GC 和 Parallel GC。


此外，此原型为了方便调试性能问题默认指定了 -Xshare:on，这使得 CDS 档案不可用时会直接报错退出，你可以通过添加 JVM 选项 -Xshare:auto 来恢复标准 JDK 的行为。

训练运行期间可能会有这样的错误信息：

Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: Cannot dump shared archive while using shared archive


这个消息是误报，CDS 档案实际仍被生成，您可以安全地忽略这条信息。

尾声

本文章大体翻译自 Leyden 文档，你可以阅读此文档了解更完整的信息。

欢迎通过 Leyden 邮件列表咨询、讨论、反馈相关问题：leyden-dev@openjdk.org.。
  
	
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