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OpenJDK 提议 Galahad 项目合并 GraalVM 的原生编译

  • 2023-01-10
    北京
  • 本文字数:1891 字

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OpenJDK提议Galahad项目合并GraalVM的原生编译

OpenJDK提出了一个新的项目 ,代号为 Galahad,以便于将 GraalVM 社区版代码库中的一部分功能合并到 OpenJDK 中。


这是一项长期努力的最新进展,也就是在程序执行之前将 Java 应用编译为机器码的能力。乍看上去,这似乎有些奇怪,毕竟,一位新的 Java 开发人员最先了解到的一点就是“Java 不会编译成机器码,而是编译成 JVM 字节码”。


这句简单的格言有着深远的影响,其中最基础的就是,Java 平台依赖一个强大的运行时来执行,也就是 JVM。这个运行时实现了动态运行技术,比如类加载和反射,这些技术在提前编译(ahead-of-time,AOT)语言中并没有真正类似的特性。实际上,这是 Java 强大功能的起点,也是 Java 能够在 25 年左右的时间内一直位于软件舞台中央的重要原因。


尽管如此,人们始终对 Java 程序直接编译为机器代码并在没有 JVM 情况下独立运行的可能性抱有强烈的兴趣。这种期望有多种原因,比如为了减少 Java 程序达到峰值性能的时间,减少 Java 应用的内存需求,甚至只是为了避免将资源用到应用本身并不需要的运行时子系统中。


迄今为止,已经有多个项目尝试实现这种可能性。最近的一个,也可以说是到目前为止最成功的一个,就是 GraalVM 项目。这个项目并不是来自 OpenJDK,而是来源于 Oracle Labs 的一个研究性项目。它的第一个生产级别的版本 GraalVM 19.0 是在 2019 年 5 月份发布的。


从那时起,它一直作为一个独立项目来运作,具有与 OpenJDK 不同的发布周期,并且与 OpenJDK 的互动有限。在为数不多的 Java 增强提案(Java Enhancement Proposal,JEP)中,有两个是与 GraalVM 相关的:


这两个 JEP 都是在 Java 9 中出现的,它们一起将 Graal 编译器引入到了 OpenJDK 代码库中。


Graal 编译器是 GraalVM 的主要组件之一,它是一个操作 Java 字节码并生成机器码的编译器,可以在 JIT 或 AOT 模式下运行。在 JIT 模式下,它可以用来代替 C2(有时被称为“服务器编译器”)。值得注意的是,Graal 本身是用 Java 编写的,不像其他用于 JVM 的 JIT 编译器都是用 C++编写的。


在 Java 10 中,Graal 凭借JEP 317作为实验性的、基于 Java 的 JIT 编译器添加了进来。但是,在 Java 17(2021 年 9 月发布)中,AOT 和 JIT 编译器的实验性形式都被移除掉了。尽管如此,实验性的 Java 级 JVM 编译器接口(JVMCI)被保留了下来,因此,我们仍然可以使用外部构建的 Graal 编译器版本进行 JIT 编译。


如果最新的公告能够如期交付,将标志着 Graal 重新回到了 OpenJDK 代码库中。然而,更重要的也许是 GraalVM 流程和项目的变化。Galahad 将作为 OpenJDK 的一个子项目来运作,并维护单独的仓库,定期与主线仓库进行 rebase 操作。当功能就绪时,它们将被迁移到主线仓库。这与长期运行的成功项目(如 Loom 和 Lambda)所使用的模式是相同的。


Galahad 将 JDK 20 作为初始基线。这基本上就是代码和技术的起点而已,因为JDK 20已经进入了Rampdown阶段,所以至少在 JDK 21(预计 2023 年 9 月)之前,不可能有任何重新引入的 Graal 代码作为 Java 的一部分交付。目前,Galahad 将专注于贡献最新版本的 GraalVM JIT 编译器,并将其作为 C2 的替代方案进行集成。稍后,一些必要的 AOT 编译技术将被加入进来,以便于 Graal JIT 编译器在 JVM 启动时立即可用。


这是必要的,因为 Graal 本身就是用 Java 编写的,它可能会遭受我们广泛面临的启动缓慢问题:

  • Hotspot 基于 C1 编译器和 Graal(如果可用的话)启动;

  • Graal 会在 Java 解释器线程上执行,最初速度会很慢,直到它自己得到了编译。


将 Graal 编译器预编译为原生代码有可能会解决这个问题,有一个旧的JEP草案提出了这种方式,但是目前还不知道它是否会被恢复或重新开始寻找新的方案。


需要注意的是,并不是所有的 GraalVM 代码库都会被提交至 OpenJDK,它只包含核心的 JIT 和 AOT 组件,以及原生镜像工具。甲骨文公司在 GralVM 企业版中的专有特性预计不会捐献给该项目。


Galahad 在项目之初就有一个值得关注的提交者名单,他们不仅来自甲骨文的 OpenJDK 和 GraalVM 团队,还有来自更广泛的 OpenJDK 社区的许多贡献者,包括来自 Red Hat 的 Andrew Dinn 和 Dan Heidinga 以及来自 AWS 的 Roman Kennke。Galahad 和 Leyden 项目(另一个研究 AOT 编译和相关技术的 OpenJDK 项目)之间的确切关系尚不清楚,但 Galahad 的一些贡献者也一直活跃在 Leyden 中。


尽管该项目仍处于早期阶段,但许多有影响力的社区成员对 Galahad 表示欢迎,认为它代表了在保持 Java 处于云原生技术栈的领先地位方面,这是一项重要的进展。


原文链接:

OpenJDK Proposes Project Galahad to Merge GraalVM Native Compilation


相关阅读:

Oracle 将 GraalVM 贡献给 OpenJDK,以解决“采用障碍”

标准化原生Java:拉近GraalVM和OpenJDK的距离

2023-01-10 11:218335

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