JDK13的新特性之AppCDS详解

简介

AppCDS的全称是Application Class-Data Sharing。主要是用来在不同的JVM中共享Class-Data信息，从而提升应用程序的启动速度。

通常来说，如果要执行class字节码，JVM需要执行下面的一些步骤：给定一个类的名字，JVM需要从磁盘上面找到这个文件，加载，并验证字节码，最后将它加载进来。

如果JVM启动的时候需要加载成百上千个class，那么需要的就不是一个小数目了。

对于打包好的jar包来说，只要jar的内容不变，那么jar包中的类的数据始终是相同的。JVM在启动时候每次都会运行相同的加载步骤。

AppCDS的作用就是将这些能够共享的数据归类成一个存储文件，在不同的JVM中共享。

基本步骤

对AppCDS有了基本的了解之后，我们讲一下AppCDS的大概工作流程：

• 选择要归档的class，并创建一个class的列表，用在归档中。（ -XX:DumpLoadedClassList）
• 创建归档文件（-Xshare:dump和-XX:SharedArchiveFile）
• 使用归档文件（-Xshare:on 和 -XX:SharedArchiveFile）

新的JVM可以使用归档文件来启动，从而减少了class加载的步骤。同时加载到内存中的区域甚至可以在其他的JVM实例中共享。从而极大的提高了JVM的启动速度。

下面我们从JDK class文件归档和应用程序class文件归档两个方面来讲解AppCDS的具体使用。

JDK class文件归档

最简单的AppCDS的例子就是归档JDK的class文件。JDK12，JDK13默认情况下已经开启了AppCDS的支持。如果需要停用，我们可以添加 -Xshare:off。

下面的例子专门用于JDK10和JDK11。

创建JDK class-data archive

我们可以使用-Xshare:dump来创建JVM启动时候默认加载的Class-Data:

java -Xshare:dump -XX:SharedArchiveFile=/tmp/sharedarchive.jsa

上面我们添加了参数-XX:SharedArchiveFile，为默认情况下java shared archive file文件会创建在JAVA_HOME/lib/server/下面，这个是需要root权限才能写入的。为了方便起见，我们手动指定了一个有读写权限的目录。

生成的文件大概有12M，接下来我们就可以使用这个JSA文件来启动java程序了。

使用JDK class-data archive启动应用程序

我们先写一个可以运行的CDS hello world：

public class CDSHelloWorld {
 public static void main(String[] args) {
  System.out.println("CDS Hello World");
 }
}

编译之后，我们运行下面的命令来使用上面创建的jsa文件：

java -Xlog:class+load:file=/tmp/sharedarchive.log -XX:SharedArchiveFile=/tmp/sharedarchive.jsa --enable-preview CDSHelloWorld

上面的命令添加了两个运行时参数：

-XX:SharedArchiveFile表示使用哪个具体的jsa文件来运行java程序。

-Xlog:class+load:file主要是做调试用的，将会把JVM的class load信息输出到指定的文件中，方便我们查看。这个unified logging特性是在JDK9中添加的，后面我们也会详细介绍。

简单查看一下生产的log文件：

[0.010s][info][class,load] opened: /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk-14.0.1.jdk/Contents/Home/lib/modules
[0.017s][info][class,load] java.lang.Object source: shared objects file
[0.017s][info][class,load] java.io.Serializable source: shared objects file
[0.017s][info][class,load] java.lang.Comparable source: shared objects file
...
[0.056s][info][class,load] CDSHelloWorld source: file:/Users/learn-java-base-9-to-14/java-13/target/classes/

从生成的日志文件我们可以看到，除了自己写的java文件，其他的java class都是从shared objects file中加载的。

运行时间对比

我们可以简单的使用time命令来对两种情况进行一下对比，看具体的运行时间差别：

time java -Xlog:class+load:file=/tmp/sharedarchive.log -XX:SharedArchiveFile=/tmp/sharedarchive.jsa --enable-preview CDSHelloWorld 
CDS Hello World
java -Xlog:class+load:file=/tmp/sharedarchive.log --enable-preview 

0.06s user 
0.06s system 
77% cpu 
0.164 total

time java --enable-preview CDSHelloWorld 
CDS Hello World
java --enable-preview CDSHelloWorld 

0.09s user 
0.06s system 
66% cpu 
0.222 total

HelloWorld只是一个简单的例子，可能两者的区别还不是特别明显。

如果是大型的项目，处理JDK自带的class之外，我们还可以将项目中共享的模块做成jsa文件，从而提升启动速度。

应用程序class文件归档

应用程序class文件归档和上面讲的JDK class文件归档很类似。基本步骤就是：1.列出运行应用程序时需要加载的class文件。2.将这class文件归档。

在JDK13之前，我们需要两步才能生成jsa文件。在JDK13之后，只需要一个命令就行了。

生成应用程序加载class的列表

我们可以使用XX:DumpLoadedClassList来生成应用程序加载class的列表：

java -XX:DumpLoadedClassList=/tmp/classes.lst --enable-preview CDSHelloWorld

我们可以得到类似下面的class文件列表：

java/lang/Object
java/io/Serializable
java/lang/Comparable
java/lang/CharSequence
java/lang/constant/Constable
java/lang/constant/ConstantDesc

使用class文件列表生成jsa文件

有了class文件列表，我们就可以生成jsa文件了：

java -Xshare:dump -XX:SharedArchiveFile=/tmp/sharedarchive.jsa -XX:SharedClassListFile=/tmp/classes.lst 
--enable-preview CDSHelloWorld

跟之前的例子一样，只不过多了一个-XX:SharedClassListFile参数。

JDK13的新用法

在JDK13，一切都变得简单了，只需要一个-XX:ArchiveClassesAtExit就好：

java -XX:ArchiveClassesAtExit=/tmp/sharedarchive.jsa --enable-preview CDSHelloWorld

JVM将会在退出时生成jsa文件。

总结

AppCDS是一个新特性，在特别关注java启动时间的情况下可以考虑使用。

本文的例子https://github.com/ddean2009/learn-java-base-9-to-20

到此这篇关于JDK13的新特性:AppCDS详解的文章就介绍到这了,更多相关JDK13的新特性:AppCDS详解内容请搜索猪先飞以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持猪先飞！