JDK14中JVM的性能优化

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了JDK14中JVM的性能优化相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

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简介


上一篇文章我们讲到了JVM为了提升解释的性能,引入了JIT编译器,今天我们再来从整体的角度,带小师妹看看JDK14中的JVM有哪些优化的方面,并且能够从中间得到那些启发。

String压缩


小师妹:F师兄,上次你给我讲的JIT真的是受益匪浅,原来JVM中还有这么多不为人知的小故事。不知道除了JIT之外,JVM还有没有其他的性能提升的姿势呢?


姿势当然有很多种,先讲一下之前提到过的,在JDK9中引入的字符串压缩。


在JDK9之前,String的底层存储结构是char[],一个char需要占用两个字节的存储单位。


因为大部分的String都是以Latin-1字符编码来表示的,只需要一个字节存储就够了,两个字节完全是浪费。


于是在JDK9之后,字符串的底层存储变成了byte[]。


目前String支持两种编码格式LATIN1和UTF16。


LATIN1需要用一个字节来存储。而UTF16需要使用2个字节或者4个字节来存储。


在JDK9中,字符串压缩是默认开启的。你可以使用

-XX:-CompactStrings

来控制它。

分层编译(Tiered Compilation)


为了提升JIT的编译效率,并且满足不同层次的编译需求,引入了分层编译的概念。


大概来说分层编译可以分为三层:


  • 第一层就是禁用C1和C2编译器,这个时候没有JIT进行。

  • 第二层就是只开启C1编译器,因为C1编译器只会进行一些简单的JIT优化,所以这个可以应对常规情况。

  • 第三层就是同时开启C1和C2编译器。

在JDK7中,你可以使用下面的命令来开启分层编译:

-XX:+TieredCompilation


而在JDK8之后,恭喜你,分层编译已经是默认的选项了,不用再手动开启。

Code Cache分层


Code Cache就是用来存储编译过的机器码的内存空间。也就说JIT编译产生的机器码,都是存放在Code Cache中的。


Code Cache是以单个heap形式组织起来的连续的内存空间。


如果只是用一个code heap,或多或少的就会引起性能问题。为了提升code cache的利用效率,JVM引入了Code Cache分层技术。


分层技术是什么意思呢?


就是把不同类型的机器码分门别类的放好,优点嘛就是方便JVM扫描查找,减少了缓存的碎片,从而提升了效率。


下面是Code Cache的三种分层:

JDK14中JVM的性能优化


新的JIT编译器Graal


之前的文章我们介绍JIT编译器,讲的是JIT编译器是用C/C++来编写的。


而新版的Graal JIT编译器则是用java来编写的。对的,你没看错,使用java编写的JIT编译器。


有没有一种鸡生蛋,蛋生鸡的感觉?不过,这都不重要,重要的是Graal真的可以提升JIT的编译性能。


Graal是和JDK一起发行的,作为一个内部的模块:jdk.internal.vm.compiler。


Graal和JVM是通过JVMCI(JVM Compiler Interface)来进行通信的。其中JVMCI也是一个内部的模块:jdk.internal.vm.ci。

JDK14中JVM的性能优化

注意,Graal只在Linux-64版的JVM中支持,你需要使用 -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseJVMCICompiler 来开启Graal特性。

JDK14中JVM的性能优化

前置编译


我们知道在JIT中,通常为了找到热点代码,JVM是需要等待代码执行一定的时间之后,才开始进行本地代码的编译。这样做的缺点就是需要比较长的时间。


同样的,如果是重复的代码,没有被编译成为机器码,那么对性能就会有影响。


而AOT(Ahead-of-time)就厉害了,看名字就知道是提前编译的意思,根本就不需要等待,而是在JVM启动之前就开始编译了。


AOT提供了一个java tool,名字叫做jaotc。显示jaotc的命令格式:


jaotc <options> <list of classes or jar files>jaotc <options> <--module name>


比如,我们可以这样提前编译AOT库,以供在后面的JVM中使用:


jaotc --output libHelloWorld.so HelloWorld.classjaotc --output libjava.base.so --module java.base


上面代码提前编译了HelloWorld和它的依赖module java.base。


然后我们可以在启动HelloWorld的时候,指定对应的lib:

java -XX:AOTLibrary=./libHelloWorld.so,./libjava.base.so HelloWorld


这样在JVM启动的时候,就回去找相应的AOTLibrary。

JDK14中JVM的性能优化

注意,AOT是一个 Linux-x64上面的体验功能。

JDK14中JVM的性能优化

压缩对象指针


对象指针用来指向一个对象,表示对该对象的引用。通常来说在64位机子上面,一个指针占用64位,也就是8个字节。而在32位机子上面,一个指针占用32位,也就是4个字节。


实时上,在应用程序中,这种对象的指针是非常非常多的,从而导致如果同样一个程序,在32位机子上面运行和在64位机子上面运行占用的内存是完全不同的。64位机子内存使用可能是32位机子的1.5倍。


而压缩对象指针,就是指把64位的指针压缩到32位。




对象指针压缩在Java SE 6u23 默认开启。在此之前,可以使用

-XX:+UseCompressedOops

来开启。

Zero-Based 压缩指针


Escape analysis逃逸分析


最后,要讲的是逃逸分析。什么叫逃逸分析呢?简单点讲就是分析这个线程中的对象,有没有可能会被其他对象或者线程所访问,如果有的话,那么这个对象应该在Heap中分配,这样才能让对其他的对象可见。


如果没有其他的对象访问,那么完全可以在stack中分配这个对象,栈上分配肯定比堆上分配要快,因为不用考虑同步的问题。


我们举个例子:


 public static void main(String[] args) { example(); } public static void example() { Foo foo = new Foo(); //alloc Bar bar = new Bar(); //alloc bar.setFoo(foo); }} class Foo {} class Bar { private Foo foo; public void setFoo(Foo foo) { this.foo = foo; }}

上面的例子中,setFoo引用了foo对象,如果bar对象是在heap中分配的话,那么引用的foo对象就逃逸了,也需要被分配在heap空间中。


但是因为bar和foo对象都只是在example方法中调用的,所以,JVM可以分析出来没有其他的对象需要引用他们,那么直接在example的方法栈中分配这两个对象即可。


逃逸分析还有一个作用就是lock coarsening。


为了在多线程环境中保证资源的有序访问,JVM引入了锁的概念,虽然锁可以保证多线程的有序执行,但是如果实在单线程环境中呢?是不是还需要一直使用锁呢?


比如下面的例子:


public String getNames() { Vector<String> v = new Vector<>(); v.add("Me"); v.add("You"); v.add("Her"); return v.toString();}


Vector是一个同步对象,如果是在单线程环境中,这个同步锁是没有意义的,因此在JDK6之后,锁只在被需要的时候才会使用。


这样就能提升程序的执行效率。

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作者小F,金融科技从业多年,懂技术又懂金融,主攻Java和区块链方向,篇篇都是用心之作,笔耕不辍,持续更新!

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