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GraalVM下一代JVM到底是什么？

news 来源：原创 2024/5/18 13:27:17

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。