JDK13的新特性:AppCDS详解
简介
AppCDS的全称是Application Class-Data Sharing。主要是用来在不同的JVM*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。
更多内容请访问www.flydean.com
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*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*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，因为默认情况下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*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
本文作者：flydean程序那些事
本文链接：http://www.flydean.com/jdk13-appcds/
本文来源：flydean的博客
欢迎关注我的公众号:程序那些事，更多精彩等着您！