《HarmonyOS:领航者说》技术公开课来啦,大咖分享、实战解码,不容错过 了解详情
写点什么

Leyden 延迟了 OpenJDK AOT 编译器,转而优化 JIT 编译器

作者:Karsten Silz

  • 2022-07-13
  • 本文字数:3556 字

    阅读完需:约 12 分钟

Leyden延迟了OpenJDK AOT编译器,转而优化JIT编译器

Leyden项目的目标是“解决 Java 启动时间慢、达到性能峰值慢和占用空间大等长期痛点问题”。它想通过在 OpenJDK 中“引入静态镜像的概念”来实现这一目标。静态镜像来自于对原生可执行文件的提前(Ahead-of-Time,AOT)编译。在两年没有公开的活动之后,Leyden 项目在 2022 年 5 月改变了方向,首先优化即时(Just-in-Time,JIT)编译。由此产生的优化几乎肯定要比最初计划的要弱,它最早会在 2025 年底交付给主流 Java 开发者。Oracle 的 Graal 项目已经实现了 Leyden 项目的目标,但其代价是该项目目前竭力想避免的。


Graal 项目起源于 Oracle Labs,并不是 OpenJDK 的一部分。它的GraalVM Native Image是一个 Java AOT 编译器,如今能够生成原生可执行文件。与 Java 的 JIT 编译器相比,它们有四个优势,即启动更快、内存和 CPU 占用更低、安全漏洞更少以及文件更小。


但是,这些成就是有代价的,那就是 GraalVM Native Image 对 Java 应用有一个所谓的封闭性假设(closed-world assumption)的要求,这对所有的 Java 的应用来说都是很难接受的。为什么呢?因为 Java 是一个动态语言,它在运行时赋予了应用很多的权力,比如反射、类加载,甚至构建类。有些特性在 GraalVM Native Image 的封闭世界里是无法正常运行的。这也就是 Leyden 项目现在想要“探索比封闭性假设更弱的约束,并发现它们能够实现哪些优化”的原因。尽管如此,Leyden 项目“依然有希望[...]生成完全静态的镜像”,只不过“这是长期来看”的目标了。

OpenJDK 以前曾经尝试过 AOT 编译

Leyden 项目是 OpenJDK 对 AOT 编译的第二次尝试。第一次尝试是 JEP 295 Ahead-of-Time Compilation 的jaotc,并于 2017 年 9 月在 JDK 9 中交付。与 GraalVM Native Image 类似,它使用了 Graal 项目。但是,与 GraalVM Native Image 不同的是,它非常不受欢迎:当 Oracle 在 Java 16 构建版中移除jaotc时,“没有受到任何人的抱怨”。于是,Oracle 在 JDK 17 中,基于 JEP 410 Remove the Experimental AOT and JIT Compiler,干脆利落地移除了它。


对于 OpenJDK 项目来说,Leyden 有着不同寻常的历史。Java 语言的架构师 Mark Reinhold 在 2020 年 4 月提出了它,随后,OpenJDK 在 2020 年 6 月将其批准为一个项目。但是,从批准到 2022 年 5 月创建邮件列表的两年时间里,没有看到该项目任何明显的进展。这也就是该项目为何刚刚起步,现在主要关注的是“概念,而不是代码”的原因。Reinhold 指出,像“HotSpot JVM、C2 编译器、应用类数据共享(application class-data sharing,CDS)以及 jlink 链接工具”都是优化的目标。值得注意的是,列表里缺失的一个组件是CRaC,它是一个 OpenJDK 项目,能够通过在磁盘中加载 Java 应用来减少启动时间。


通过反推可以得出可能的交付日期。现在,LTS 版本的重要性已经超出了预期。Ben Evans,之前就职于性能监控公司 New Relic,在 Devoxx UK 2022 上宣布“没有任何一个非LTS版本的市场份额超过了1%”。这表明,主流的 Java 开发人员只会从一个 Java LTS 版本迁移至另一个 LTS 版本。


因为 Leyden 项目现在刚刚开始,估计很少有成果能够以生产可用的状态进入 2023 年 9 月份发布的 JDK 21(也就是下一个LTS版本)。所以,主流 Java 开发人员可能只有在 2025 年 9 月的 LTS 版本(JDK 25)中才能看到 Leyden 项目的第一批成果。基于这样的假设,Leyden 项目最早会在 2027 年 9 月通过 JDK 29 向原生可执行文件提供 AOT 编译功能。InfoQ 将继续关注 Leyden 项目的进展。

Spring Boot 对 Leyden 项目的反应

在 Leyden 考虑的特性中,至少有一些需要应用框架的支持才能发挥最佳效果,比如jlink或 CRaC。所以,InfoQ 联系了 Spring Boot、Quarkus 和 Micronaut 的开发者,了解他们对 Leyden 公告的初步反应。

Spring Framework 的项目负责人 Juergen Hoeller 对 Leyden 项目表示了认可:


Leyden 项目是一个很有前途的倡议,与我们在 Spring Framework 6 和 Spring Boot 3 的大方向上是一致的。


Hoeller 还欣然接受在 Spring 中支持 CRaC:


CRaC 堆快照可以作为改善 Spring 应用的启动时间的通用方案。在应用启动的最后阶段生成快照,此时几乎没有任何处于打开状态的文件或网络资源,这符合 CRaC 的预期。Spring 甚至已经在应用上下文刷新结束时重置了它的通用缓存,在用请求相关的元数据动态地重新填充缓存之前清除了启动相关的元数据。在 [......] 应用上下文对快照事件的具体反应,以及改进通用组件的“快照安全”方面,我们肯定会在技术上可行的情况下,在 Spring Framework 6.x 产品线中努力为早期采用者赋予更多的能力。


Hoeller 认为 Spring 将会很快支持jlink和 Java 平台模块系统(Java Platform Module System ,JPMS):


目前的 Spring Framework 6.0 的里程碑版本还不包括 module-info 描述符。但这在 9 月份 M6 里程碑版本的路线图上,在我们进入 6.0 的发布候选阶段时,会重新评估第三方生态系统的模块系统就绪情况。由于 Leyden 项目有可能将jlink变成一个更强大、更通用的工具,所以我们计划不仅为jlink目前的能力做好准备,也会考虑它进一步的演进。

Quarkus 对 Leyden 项目的反应

Quarkus 的联合创始人和共同负责人 Jason Greene 对 Leyden 项目发表了评论:


我们对 Leyden 项目修改 Java 语言规范以更好地支持静态镜像、原生编译和其他技术(如 JVM 检查点)的目标感到最为兴奋。此外,我们很高兴看到封闭性假设仍然可能是该项目的长期目标。


Greene 也欣然接受在 Quarkus 中支持 CRaC:


最近,对 CRaC 研究项目的初步支持已经由 CRaC 的负责人贡献给了 Quarkus 项目。不管运行时的目标类型是什么,Quarkus 都会进行构建时的优化,所以在 OpenJDK 上运行时,我们依然能够看到相当可观的成本节省,而不仅限于 GraalVM。在 OpenJDK 之上添加检查点的方式,比如 CRaC,能够进一步优化启动时间。它无法带来类似于原生镜像那样的成本节省,但是对倾向于或必须采用 JVM 执行的应用来讲,未来这都是一个很有意思的可选方案。


但是,Greene 对于在 Quarkus 中使用jlink和 JPMS 并没有表现出太高的热情:


截止到目前为止,jlink只是为基于 JVM 的应用的存储开销带来了好处(不管有没有它,内存开销和启动时间基本上都是一样的)。但是,在容器和 Kubernetes 应用中,常见的实践是在标准 JVM 基础镜像上建立新的层,这已经比将所有的应用切换到jlink上带来了更多的成本节省(因为每个人都会打包自己裁剪过的 JVM)。在原生镜像的场景中,JVM 的细粒度元素编译到了镜像中,所以在这种情况下,jlink也提供不了什么帮助。同样,对于 JPMS,Quarkus 已经通过 Quarkus 扩展实现了自己的模块化理念,允许我们将依赖集修剪到只包含所需的内容。Quarkus 所采取的方式与简单扁平化 classpath 是兼容的,这也是大多数 Java 生态系统和构建工具如今所偏爱的方式。在成本方面,如果按照jlink的要求转向纯 JPMS 模块(没有自动模块),那么将意味着不仅对 Quarkus,还对 Quarkus 构建所需的大量的库都会产生破坏性的变更。在考虑进行转换之前,我们希望看到这些因素能够更好地平衡。

Micronaut 对 Leyden 项目的反应

Object Computing, Inc.(OCI)的首席软件工程师 Sergio del Amo Caballero 对 Leyden 项目没有发表 Micronaut 框架的官方声明。但他在最近一个关于在 Micronaut 上添加对 CRaC 支持的GitHub issue上对此进行了阐述。


Caballero 还分享了 2020 年 7 月的一段YouTube视频,视频中 Micronaut 的创始人 Graeme Rocher 对 JPMS 进行了评论:Micronaut 支持 JPMS 并发布了 module-info 文件,但必须要“在支持 Java 8 之间取得平衡”。JPMS 是在 Java 9 中加入的,但 Micronaut 3.5,即当前版本,仍然运行在 Java 8 上。

结论

到目前为止,OpenJDK 还没有解决“Java 启动时间慢、达到性能峰值慢以及占用空间大的问题”。首先,它的jaotc AOT 编译器并没有得到足够的动力,并且已经废弃了。随后,Leyden 项目开始对 Java 的原生编译进行标准化,但停滞了两年之久。


现在,Leyen 项目已经转向首先优化 JIT 编译,情况正在好转:Spring 和 Quarkus 都拥抱 CRaC 以减少启动时间。但是当涉及到实现较小的 Java 应用时,只有 Micronaut 坚持 Leyden 项目的建议,即使用 JPMS。Spring 计划在 2022 年底的 6.0 版本中支持 JPMS,不过 Spring 生态系统可能还不会这样做。而 Quarkus 目前没有计划加入 JPMS。


Leyden 项目的成果,最早可以在 2025 年底以 JEP 的形式到达主流 Java 开发者手中。因此,至少在那之前,将 GraalVM Native Image AOT 编译器与 Quarkus、Micronaut 或即将推出的 Spring Boot 3 等框架结合起来,仍然是避免“Java 启动时间慢、达到性能峰值慢以及占用空间大的问题”的最佳选择。


作者简介:

Karsten Silz 全栈 Java 开发人员,Karsten Silz 在欧洲和美国工作了 23 年。2004 年,他在美国合伙创立了一家提供软件产品的初创公司。Karsten 领导了 13 年的产品开发,并在公司成功出售后离开。自 2017 年以来,他一直在德国和英国做承包商(Spring Boot、Angular、Flutter)。2020 年,他作为 CTO 共同创立了 SaaS 初创公司“Your Home in Good Hands”。


原文链接:

Project Leyden Delays OpenJDK AOT Compiler, Optimizes JIT Compiler Instead

2022-07-13 09:007897

评论

发布
暂无评论
发现更多内容

python 技术面试没过,居然是没有用 pytest 测试框架

和牛

Python 测试 测试框架 pytest

Filebeat同步写位点文件引发的磁盘IO问题

秦宝齐

如何在 OpenShift 中运行 Collabora Office

东风微鸣

openshift

28天写作挑战——坚持28天,每天500字

TGO鲲鹏会

28天写作 热门活动

架构师第7周作业

Geek_xq

惊艳!阿里人用29篇讲明白了多线程与高并发+设计模式,惊呆了!

996小迁

Java 面试 设计模式 多线程 高并发

使用PG_SHOW_PLANS监控PostgreSQL执行计划

PostgreSQLChina

数据库 postgresql 开源

吴桐/数字化的下一个十年,你可能不会更幸福

CECBC

数字化时代

再见 2020!Apache RocketMQ 发布 4.8.0,DLedger 模式全面提升!

阿里巴巴云原生

阿里云 开发者 云原生 存储 消息中间件

Java多线程并发控制工具CountDownLatch,实现原理及案例

李尚智

Java 并发编程 后端

AMD台式CPU市场份额距离英特尔还有多远?刚到四分之一

E科讯

MySQL不会丢失数据的秘密,就藏在它的 7种日志里

程序员小富

MySQL

算法学习手册

田维常

算法

深入分析单例设计模式

Andy

换个角度,聊聊全链路压测

老张

性能测试 系统稳定性 全链路压测

大数据指标分析思考

Andy

测开之函数进阶· 第8篇《多个装饰器装饰同一个函数,三个内置的装饰器》

清菡软件测试

测试开发

Java多线程并发控制工具信号量Semaphore,实现原理及案例

李尚智

Java Java并发 并发编程 后端

VoltDB成功入选CNCF Landscape云原生数据库全景图

VoltDB

云原生 cncf VoltDB 分布式内存数据库

加密数字货币钱包系统软件开发|加密数字货币钱包APP开发

系统开发

HTTP 请求流程

coolion

大前端 浏览器 HTTP

软件测试---BUG的生命周期

测试人生路

软件测试

Uniswap去中心化交易所系统开发

W13902449729

去中心化交易所系统开发 uniswap

泪目!美团点评APP在移动网络性能优化的实践,附赠课程+题库

欢喜学安卓

android 程序员 面试 移动开发

大数据应用及其价值

Andy

自学编程的4大误区,你中招了吗?

田维常

程序员

腾讯高工亲授“MySQL学习方法”【思维导图+学习笔记+实战文档+面试题库】让你站在数据库领域的顶峰 笑傲江湖!

比伯

Java 编程 架构 面试 计算机

云算力挖矿系统APP开发|云算力挖矿软件开发

系统开发

零基础也能看得懂!Android面试心得必备技能储备详解,Android面试题及解析

欢喜学安卓

android 程序员 面试 移动开发

看完老板哭着让我留下来!带你彻底搞懂Android启动速度优化!Android篇

欢喜学安卓

android 程序员 面试 移动开发

年底了,你的数据库密码安全吗

Simon

MySQL 数据库

Leyden延迟了OpenJDK AOT编译器,转而优化JIT编译器_语言 & 开发_InfoQ精选文章