GraalVM下一代JVM到底是什么?
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GraalVM是什么?
在说 GraalVM 之前,我们先来聊聊 JVM , JVM 也就是 Java 虚拟机,如果我们想要运行 Java 程序,那就需要在 JVM 上进行运行,通过 JVM 将我们的代码翻译成机器能理解的代码,然后执行。那么我们 JVM 是只能运行 Java 的嘛,当然不是,我们还有很多比较出名的语言比如,Scala,Groovy都是通过各自的编译器编译成 Java 虚拟机对应的字节码,然后来进行执行。
再来回到 GraalVM,乍一看好像是 Graal 这个语言的虚拟机,其实不是的,GraalVM 是 ORACLE 开发的一款“通用”虚拟机,怎么理解这个通用呢?上面我们说到 JVM 可以支持除了 Java 以外的语言,那么 GraalVM 他是可以支持 JavaScript,Python,Ruby,C 和 C++ 以及 JVM 语言等等(理论上来说只要做对应语言的开发,所有语言都可以支持)。
但是这里要值得注意的是 GraalVM 是用 Java 写的,所以作为一个 Java 程序员如果想修改虚拟机的代码,是不需要理解 C++ 或者 C 语言的。
GraalVM 作用是什么?
启动加速
我们知道弹性扩展是其中的核心,比如当我们的集群出现突发流量的时候,一般这个时候会快速扩容机器,但是由于我们的Java的特性,带来两个方面的慢:
启动慢:当我们启动 Java 的时候,也就是将我们的 class 文件加载到JVM中,这个加载 class 可是一笔不小开销,需要检索,验证,解析等等。
启动后开始运行慢:我们知道 Java 代码在启动后的一段时间之内是解释执行的,如果想要达到编译执行,是需要借助我们的 JIT 技术,将其直接编译成机器码执行,从而达到高效执行,这个也就是我们所说的预热。
前面两个阶段也就是大家平常比较熟悉的阶段,通过翻译和 c1 编译和 c2 编译来进行代码执行,而第三部分出现了一个 AOT 技术,也就是静态编译,可以在执行代码之前就将我们的代码编译成机器码,和C++ 一样,但是由于Java 有很多动态特性,一般我们利用 jaotc 来对 jdk 自带的包进行静态编译,然后其他的包依然采用翻译和 jit 执行。
所以就迎来了第四阶段 SubstrateVM (后面简称 SVM ),这个是基于 Graal 的 AOT 框架,他可以将我们的动态特性也可以进行静态编译,可以想一下 Java 里面最动态的其实就是反射,比如你要执行某个类的方法,你可能会这么写:
String method = "xx";
object.invoke(method);
可以发现我们的方法其实是一个字符串并且还是一个动态的变量,那这种这么动态的东西如何做到静态编译了,阿里内部是通过观察,比如这个程序上去跑个几周,获取 invoke 的所有场景,然后一起进行编译,当时也提问到如果这个有没有观察的怎么办呢,那么这个的确就会报错,所以这一块的使用的确是个问题。
通过静态编译完成之后,我们的性能有得到提升吗?
从上面的性能数据来看,我们的性能和 Go 是相当的,内存只有 Go 的一半,怪不得很多人都在说 Graal 就是用来替代 Go 的。
同时 Graal 编译器也可以替代 C2 编译器,在 Twitter 和 Facebook 内部生产环境已经使用 Graal 进行替换 C2。
所以对弹性伸缩,启动速度要求比较高的程序,可以考虑将 GraalVM 作为自己的虚拟机选择。
多语言调用
上面说过我们 GraalVM 支持很多语言,设想一下我们有个这样的需求,Java 做服务器的开发,Python 或者 R 语言去做数据分析,以前我们可能需要调用 Rpc 去做这样的事,现在我们可以将他们放在同一个项目或者同一个文件当中,利用 GraalVM 的特性就可以做到这样的事。
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Java 程序的静态编译是基础软件领域近年来新兴的一项革新型技术,彻底解决了 Java 应用的冷启动问题,使 Java 程序的运行时性能达到了启动即峰值的效果。GraalVM 开源社区是这方面的技术引领者之一,欢迎阅读由阿里资深专家林子熠老师写的《 GraalVM与Java静态编译:原理与应用》一书。本书系统地将 GraalVM 的静态编译技术介绍给读者,填补了这方面的空白。
本书详尽地描述了 GraalVM 的代码架构及工作机制,并着重介绍其中有关静态编译的子项目 Substrate VM。如果你想了解云原生时代下 Java 的发展,那么非常推荐从本书入手,理解诸如 Spring Boot、Quarkus、Micronaut 等众多 Java 框架是如何摆脱笨重的 Java 虚拟机,实现低启动时间、低内存消耗的。
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