Java 9 引入了 aot 編譯方式，能夠?qū)?class 文件直接編譯成可執(zhí)行二進(jìn)制文件。目前 Java 9 的 early access 版本已經(jīng)提供了編譯工具，讓我們來(lái)看看它的功能吧。

注意：按照 JEP 295 描述，目前版本的 AOT，僅支持 64 位 Linux 操作系統(tǒng)。

jaotc 使用

首先需要下載最新的Java 9(JDK)，本文編寫時(shí)，最新版本是Build 152。下載好的JDK 只需要解壓即可使用，特別注意使用前設(shè)置好 PATH和JAVA_HOME兩個(gè)環(huán)境變量，避免和機(jī)器上已經(jīng)安裝的 JDK 混淆。筆者安裝到了 $HOME/bin/jdk-9，并設(shè)置了：

export PATH=~/bin/jdk-9/bin:$PATH

export JAVA_HOME=~/bin/jdk-9

需要使用jaotc，首先需要有個(gè)測(cè)試類，首先從 Hello World 開(kāi)始：

class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("Hello World!");

}

}

代碼非常簡(jiǎn)單，但是在執(zhí)行 jaotc 之前，還需要將其編譯成 class 文件，直接使用 javac 即可：

$ javac HelloWorld.java

執(zhí)行成功之后，會(huì)生成 HelloWorld.class 文件。此時(shí)直接使用 java 命令，已經(jīng)可以正常運(yùn)行這個(gè)類：

$ java HelloWorld

Hello World!

這時(shí)，就可以基于這個(gè) class 文件，通過(guò)jaotc命令將其編譯成二進(jìn)制文件了。

$ jaotc --output libHelloWorld.so HelloWorld.class

如果一切正常，會(huì)生成 libHelloWorld.so 文件。

如果出現(xiàn)類似Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: /home/babydragon/bin/jdk-9/lib/libjelfshim.so: libelf.so.1: 無(wú)法打開(kāi)共享對(duì)象文件: 沒(méi)有那個(gè)文件或目錄的錯(cuò)誤，是因?yàn)閖aotc需要依賴 libelf 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)來(lái)創(chuàng)建 elf 文件(最終生成的 libHelloWorld.so 文件是一個(gè)靜態(tài)鏈接的 elf 文件)。筆者使用的是 Gentoo 系統(tǒng)，需要安裝 dev-libs/elfutils 包，以提供 libelf.so 這個(gè)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)。安裝之后可以通過(guò)ldd命令進(jìn)行確認(rèn)：

$ ldd $JAVA_HOME/lib/libjelfshim.so

linux-vdso.so.1 (0x00007ffd001f3000)

libelf.so.1 => /usr/lib64/libelf.so.1 (0x00007f25ea2ce000)

libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f25e9f35000)

libz.so.1 => /lib64/libz.so.1 (0x00007f25e9d1d000)

/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x0000562318d51000)

前面通過(guò)jaotc命令成功生成了 libHelloWorld.so。雖然命令里面參照 JEP 295 的示例將生成的文件后綴設(shè)置成了 so，但如果使用ldd命令查看，會(huì)發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是一個(gè)靜態(tài)鏈接庫(kù)：

$ ldd libHelloWorld.so

statically linked

通過(guò)nm命令，可以看見(jiàn)代碼段中的函數(shù)入口：

$ nm libHelloWorld.so

0000000000002420 t HelloWorld.()V

0000000000002520 t HelloWorld.main([Ljava/lang/String;)V

最后，需要執(zhí)行時(shí)需要通過(guò)參數(shù)-XX:AOTLibrary參數(shù)指定需要加載的經(jīng)過(guò) aot 預(yù)編譯好的共享庫(kù)文件：

java -XX:AOTLibrary=./libHelloWorld.so HelloWorld

注意：雖然已經(jīng)將整個(gè) HelloWorld 類都通過(guò) jaotc 編譯成共享庫(kù)文件，運(yùn)行時(shí)仍然需要依賴原有的 HelloWorld.class 文件。

此時(shí)執(zhí)行的輸出，和之前不使用 AOT 的輸出完全相同。

來(lái)把大的——將 java.base 模塊編譯成 AOT 庫(kù)

JEP 295 中已經(jīng)說(shuō)明，在 Java 9 初始發(fā)布的時(shí)候，只保證 java.base 模塊可以被編譯成 AOT 庫(kù)。

繼續(xù)參照 JEP 295，創(chuàng)建 java.base-list.txt 文件，內(nèi)容主要是排除一些編譯有問(wèn)題的方法，具體內(nèi)容參照原文。

然后執(zhí)行命令：

jaotc -J-XX:+UseCompressedOops -J-XX:+UseG1GC -J-Xmx4g --compile-for-tiered --info --compile-commands java.base-list.txt --output libjava.base-coop.so --module java.base

在筆者的機(jī)器上(i7-6600U + 16G 內(nèi)存 + 256G NVMe SSD)，排除上述方法之后，編譯時(shí)間大約為 9 分多鐘。

48878 methods compiled, 4 methods failed (497771 ms)

Parsing compiled code (1126 ms)

Processing metadata (15811 ms)

Preparing stubs binary (0 ms)

Preparing compiled binary (104 ms)

Creating binary: libjava.base-coop.o (5611 ms)

Creating shared library: libjava.base-coop.so (7306 ms)

Total time: 542536 ms

完成之后，就可以使用 AOT 版本的 java.base 模塊：

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

同樣，針對(duì) AOT，jvm 也新增了參數(shù)打印哪些方法是通過(guò)加載 AOT 預(yù)編譯庫(kù)執(zhí)行。

java -XX:+PrintAOT -XX:AOTLibrary=java_base/libjava.base-coop.so,./libHelloWorld.so HelloWorld

輸出可以和不使用 java.base 的 AOT 進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)不使用 java.base 的 AOT 庫(kù)，只能會(huì)加載 libHelloWorld.so 中對(duì)應(yīng)的方法。

$ java -XX:+PrintAOT -XX:AOTLibrary=./libHelloWorld.so HelloWorld

11 1 loaded ./libHelloWorld.so aot library

105 1 aot[ 1] HelloWorld.()V

105 2 aot[ 1] HelloWorld.main([Ljava/lang/String;)V

Hello World!

$ java -XX:+PrintAOT -XX:AOTLibrary=java_base/libjava.base-coop.so,./libHelloWorld.so HelloWorld

13 1 loaded java_base/libjava.base-coop.so aot library

13 2 loaded ./libHelloWorld.so aot library

[Found [Z in java_base/libjava.base-coop.so]

[Found [C in java_base/libjava.base-coop.so]

[Found [F in java_base/libjava.base-coop.so]

[Found [D in java_base/libjava.base-coop.so]

[Found [B in java_base/libjava.base-coop.so]

[Found [S in java_base/libjava.base-coop.so]

[Found [I in java_base/libjava.base-coop.so]

[Found [J in java_base/libjava.base-coop.so]

31 1 aot[ 1] java.lang.Object.()V

31 2 aot[ 1] java.lang.Object.finalize()V

...

輸出太長(zhǎng)，節(jié)選部分輸出，我們可以看見(jiàn) java 基礎(chǔ)類及其方法都通過(guò) AOT 的方式進(jìn)行加載。

實(shí)用嗎？

目前 AOT 的局限有：

僅支持 64 位 Linux 操作系統(tǒng)：這個(gè)問(wèn)題不是很大，畢竟大部分線上服務(wù)器都能夠滿足；

操作系統(tǒng)需要預(yù)裝 libelf 庫(kù)，以確保能夠生成 elf 文件：這個(gè)問(wèn)題也不大，僅生成時(shí)需要；

AOT 編譯和執(zhí)行環(huán)境需要相同：畢竟是二進(jìn)制文件，引入了平臺(tái)相關(guān)性；

Java 9 最初發(fā)布時(shí)，只支持 java.base 模塊可以編譯成 AOT 庫(kù)；

目前只支持 G1 和 Parallel GC 兩種 GC 方式：前面沒(méi)有提到，AOT 編譯時(shí)的 JVM 參數(shù)和運(yùn)行時(shí)需要相同，也包括 GC 方式，也就是說(shuō)如果用了 AOT，JVM 實(shí)際運(yùn)行時(shí)也只能使用這兩種 GC 方式之一；

可能會(huì)無(wú)法編譯通過(guò)動(dòng)態(tài)生成 class 文件或者修改字節(jié)碼的 java 代碼(如 lambda 表達(dá)式、反射調(diào)用等)：這個(gè)可能會(huì)比較坑，后面會(huì)講到；

JVM 運(yùn)行時(shí)參數(shù)設(shè)置必須和 AOT 庫(kù)編譯時(shí)相同；

AOT 可能帶來(lái)的好處，是 JVM 加載這些已經(jīng)預(yù)編譯成二進(jìn)制庫(kù)之后，可以直接調(diào)用，而無(wú)需再將其運(yùn)行時(shí)編譯成二進(jìn)制碼。理論上，AOT 的方式，可以減少 JIT 帶來(lái)的預(yù)熱時(shí)間，減少 Java 應(yīng)用長(zhǎng)期給人帶來(lái)的“第一次運(yùn)行慢”感覺(jué)。

不過(guò)，本文使用的 HelloWorld 過(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法通過(guò)對(duì)比得出 AOT 是否可以減少 JVM 初始化時(shí)間。筆者嘗試對(duì)一個(gè)小型 springboot 應(yīng)用進(jìn)行 AOT 化，但是 springboot 框架本身無(wú)法在 Java 9 中運(yùn)行。同時(shí)直接對(duì) spring-core 的 jar 包執(zhí)行 jaotc 也因?yàn)楦鞣N依賴問(wèn)題而失敗。

經(jīng)過(guò)各種嘗試，目前 Java 9 的 AOT 功能還處于很初步的階段：

缺少 maven 等管理工具集成，無(wú)法方便的對(duì)項(xiàng)目指定 jar 或者 class 文件比構(gòu)建 AOT 庫(kù)；

大型框架還沒(méi)有官方支持，構(gòu)建 AOT 庫(kù)難度比較高；

大型框架如果直接提供 AOT 庫(kù)，可能會(huì)因?yàn)橛商囟ㄆ脚_(tái)構(gòu)建，而在本地?zé)o法使用；

期待 Java 9 正式發(fā)布的時(shí)候，能夠?qū)?AOT 有更好的支持。

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java 位运算取8位_Java 9 AOT 试用：仅支持 64 位 Linux和java.base 模块编译的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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