Java Valhalla Project项目是什么

Valhalla项目的动机和原因

Oracle的Java语言架构师Brian Goetz在一次演讲中说,Valhalla项目的主要动机之一是希望使Java语言和运行时适应现代硬件。当Java语言诞生时(大约25年前撰写本文时),获取内存和算术运算的成本大致相同。

如今,这种情况已经发生了变化,内存提取操作的成本是算术操作的200到1000倍。就语言设计而言,这意味着导致指针提取的间接操作会对整体性能产生不利影响。

由于应用程序中的大多数Java数据结构都是对象,因此我们可以将Java视为指针密集型语言(尽管我们通常不会直接看到或操作它们)。这种基于指针的对象实现用于启用对象标识,对象标识本身用于语言特性,如多态性、可变性和锁定。默认情况下,这些特性适用于每个对象,无论它们是否真的需要。

遵循导致指针的标识链和导致间接的指针链,间接存在性能缺陷,逻辑上的结论是删除那些不需要它们的数据结构。这就是值类型value types发挥作用的地方。

Value Types 值类型

值类型的概念是表示纯数据聚合。这会删除常规对象的功能。因此,我们有纯数据,没有身份。当然,这意味着我们也失去了使用对象标识可以实现的功能。因此,平等比较只能基于状态进行。因此,我们不能使用表示多态性,也不能使用不可变或不可为空的对象。

由于我们不再有对象标识,我们可以放弃指针,改变值类型的一般内存布局,而不是对象。让我们来比较一下类点和相应的值类型点之间的内存布局。

常规Point类的代码和相应的内存布局为:

final class Point {  final int x;  final int y;}

Java Valhalla Project项目是什么

另一方面,值类型Point的代码和相应的内存布局将是:

value class Point {  int x;  int y}

Java Valhalla Project项目是什么

这允许JVM将值类型展平为数组和对象,以及其他值类型。

在下图中,我们展示了在数组中使用Point类时间接的负面影响:

Java Valhalla Project项目是什么

另一方面,这里我们看到值类型Point[]的相应内存结构:

Java Valhalla Project项目是什么

它还使JVM能够在栈上传递值类型,而不必在堆上分配它们。最后,这意味着我们得到的数据聚合具有类似于Java原语的运行时行为,如intfloat

但与原语不同,值类型可以有方法和字段。我们还可以实现接口并将其用作泛型类型。

因此,我们可以从两个不同的角度来看值类型:

  • 更快的对象

  • 用户定义原语

作为额外的锦上添花,我们可以使用值类型作为泛型类型,而无需装箱。这直接将我们引向了另一个大型项目Valhalla的特性:专用泛型。

Specialized Generics 专用泛型

当我们想对语言原语进行泛化时,我们目前使用装箱类型,例如整数表示Integer或浮点表示Float。这种装箱创建了一个额外的间接层,从而首先破坏了使用原语提高性能的目的。

因此,我们在现有的框架和库中看到了许多针对基元类型的专门化,如IntStream<T>ToIntFunction<T>。这样做是为了保持使用原语的性能提高。

因此,专门化泛型是为了消除这些“黑客”的需求。相反,Java语言努力为基本上所有东西启用泛型类型:对象引用、原语、值类型,甚至可能是void

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