Java 24 及 JEP 483 全面总结

主要观点

Java 24 中的 JEP 483，即“提前加载与链接（Ahead-of-Time Class Loading & Linking）”，是 Project Leyden 的一部分，旨在通过构建缓存文件来加速 Java 应用程序的启动速度，最高可达 40%。该技术无需代码变更或引入新的应用约束。

关键信息

JEP 483 的核心改进

• Class-Data Sharing (CDS) 扩展：JEP 483 扩展了 Java 的 CDS 功能，不仅缓存类的读取和解析结果，还将加载和链接的类也加入缓存，称为“AOT 缓存”。
• 训练运行：需要一次训练运行来记录 AOT 配置，随后生成 AOT 缓存文件。
• 使用 AOT 缓存：生成的 AOT 缓存文件可以显著加速应用程序的启动，尤其是在加载大量类的情况下，效果更为明显。

性能提升

• Spring PetClinic：启动速度提升高达 40%。
• Helidon：Helidon SE 和 Helidon MP 的启动速度分别提升 67% 和 62%。
• Apple M1 MacBook Pro：使用 23 MB 的 AOT 缓存文件，启动速度提升 26%。

技术对比

• GraalVM Native Image：启动速度提升 95-99%，但面临更多约束。
• CRaC：通过内存快照加速启动，但仅支持 Linux，且需要关闭文件与网络连接。

重要细节

AOT 缓存生成步骤

1. 训练运行记录 AOT 配置：

   java -XX:AOTMode=record -XX:AOTConfiguration=app.aotconf -cp JavacBenchApp.jar JavacBenchApp 50

2. 创建 AOT 缓存文件：

   java -XX:AOTMode=create -XX:AOTConfiguration=app.aotconf -XX:AOTCache=app.aot -cp JavacBenchApp.jar

3. 使用 AOT 缓存文件：

   java -XX:AOTCache=app.aot -cp JavacBenchApp.jar JavacBenchApp 50

使用限制

• 环境一致性：使用 AOT 缓存时，JDK 版本、操作系统、CPU 架构、类路径和 Java 模块选项必须与训练运行一致。
• 不支持自定义类加载器：无法缓存用户自定义类加载器加载的类。
• JVMTI 代理不兼容：无法与使用 ClassFileLoadHook 或调用 AddToBootstrapClassLoaderSearch 和 AddToSystemClassLoaderSearch API 的 JVMTI 代理一起工作。

未来展望

• Project Leyden：计划进一步改进，可能合并 AOT 缓存生成的两个步骤。
• Quarkus：已支持 JEP 483，并致力于解决训练运行的复杂性和内存消耗问题。
• Spring：Spring Boot 已支持 CDS，未来将进一步优化。

框架支持

• Helidon：提供了 JEP 483、CRaC 和 GraalVM Native Image 的基准测试结果。
• Quarkus：支持 JEP 483，并提供了简化的 AOT 缓存生成方式。
• Spring：Spring 团队对 JEP 483 的引入表示兴奋，并期待未来的进一步改进。
• Micronaut：尚未回应。

总结

JEP 483 通过引入 AOT 缓存，显著提升了 Java 应用程序的启动速度，尤其对 Spring Boot 等框架有显著效果。尽管存在一些使用限制，但 Project Leyden 的持续改进和框架的支持将推动这一技术的广泛应用。