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Java 版本 24 性能更新：更快、更智能

news 来源：原创 2025/5/1 21:33:39

Java 是世界上最受欢迎的编程语言之一，并且每个新版本都在不断改进。Java 24 已经到来，它带来了一些令人兴奋的性能更新，使其更快、更高效、更易于使用。如果您是开发人员，这是个好消息，因为您的应用程序现在可以更流畅地运行并处理更多任务，而不会减慢速度。让我们仔细看看 Java 24 中的新增功能以及它如何帮助您编写更好的代码。

Java 的更快之旅

Java 一直以其可靠性而闻名，但近年来，它也成为性能方面的领导者。Java 21 向前迈出了一大步，但 Java 22 和 23 让它变得更快。现在，在 Java 24 中，该语言达到了新的高度。这些改进要归功于 OpenJDK 社区的辛勤工作，OpenJDK 社区是一群不断致力于改进 Java 的项目开发人员。

Java 24 改进背后的关键项目

几个项目正在推动 Java 24 的性能升级。这些项目侧重于不同的领域，例如使代码更简洁、改进内存管理和实现更好的可扩展性。以下是一些最重要的：

Amber 项目：更简洁的代码，更好的性能
该项目为 Java 语言添加了新功能，使代码更短、更易于阅读。虽然主要目标是帮助开发人员更快地编写代码，但它也有一个很好的副作用：更简洁的代码通常运行得更快，使用的资源更少。
Project Babylon：更智能的代码分析
Babylon 使 Java 能够分析和修改自己的代码。这为优化开辟了新的可能性，包括使用 GPU 进行繁重的计算。这意味着 Java 现在可以更高效地处理需要大量处理能力的任务。
Project Loom：轻量级线程，实现更好的可扩展性 同时
处理多个任务可能很棘手，但 Project Loom 让它变得更容易。它引入了轻量级线程，使开发人员能够管理数百万个任务，而不会产生传统线程的开销。这使得应用程序的可扩展性和效率更高。
Project Valhalla：更好地处理数据类型
Valhalla 旨在缩小原始数据类型（如整数）和对象之间的差距。通过引入值类型，它允许开发人员以快速灵活的方式处理数据。这意味着在不牺牲面向对象编程的好处的情况下获得更好的性能。

性能优化方面的挑战

提高性能并不总是那么容易。开发人员通常不得不做出艰难的选择，例如平衡速度与内存使用，或者以牺牲另一部分为代价来改进代码的一部分。例如，在某些情况下使应用程序更快可能会使其在其他情况下变慢。此外，还存在技术挑战，例如避免内存错误或处理复杂的代码结构。这些问题需要仔细规划和测试才能正确解决。

Java 5 中的 24 大性能改进

Java 24 引入了几项主要优化，使其脱颖而出。以下是前五名：

1️⃣ 外部函数和内存 API
此功能允许 Java 更有效地使用本机代码和内存。它还支持 SIMD（单指令、多数据）指令，允许 Java 同时处理多个数据。对于需要大量计算的任务来说，这是一个很大的提升。

// 1. Foreign Function and Memory API
import jdk.incubator.foreign.*;
import java.lang.invoke.MethodHandle;
import java.lang.invoke.MethodHandles;
import java.lang.invoke.MethodType;

public class ForeignMemoryExample {
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        // Allocate off-heap memory
        MemorySegment segment = MemorySegment.allocateNative(1024);
        try {
            MemoryAccess.setIntAtOffset(segment, 0, 42); // Write to memory
            int value = MemoryAccess.getIntAtOffset(segment, 0); // Read from memory
            System.out.println("Value: " + value);

            // Example with foreign function
            MethodHandle strlen = CLinker.systemCLinker().downcallHandle(
                CLinker.systemCLinker().lookup("strlen").get(),
                MethodType.methodType(long.class, MemoryAddress.class),
                FunctionDescriptor.of(CLinker.C_LONG, CLinker.C_POINTER)
            );

            String str = "Hello, Foreign Memory!";
            try (MemorySegment cString = CLinker.toCString(str)) {
                long length = (long) strlen.invokeExact(cString.address());
                System.out.println("String length: " + length);
            }
        } finally {
            segment.close();
        }
    }
}

2️⃣ 改进的垃圾回收器
Java 24 的垃圾回收器已经过重新设计，以更有效地管理内存。它将内存划分为多个部分并更精确地处理对象，从而减少延迟并提高应用程序的响应速度。

// 2. Improved Garbage Collector
public class ImprovedGCExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Running with improved GC in Java 24.");
        for (int i = 0; i < 1_000_000; i++) {
            new String("Object " + i); // Generate garbage
        }
        System.gc(); // Trigger garbage collection
        System.out.println("GC executed!");
    }
}

3️⃣ 方法内联和循环展开
Java 编译器现在内联方法（用实际代码替换方法调用）和展开循环（一次处理多个迭代）。这些更改通过减少不必要的步骤使代码运行得更快。

// 3. Method Inlining and Loop Unrolling
public class InliningExample {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 10_000; i++) {
            sum += addNumbers(i, i + 1);
        }
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }

    private static int addNumbers(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

4️⃣ 不变提升
此优化将不改变循环内部的计算移动到循环外部。这减少了冗余工作并加快了执行速度。

// 4. Invariant Hoisting
public class InvariantHoistingExample {
    public static void main(String[] args) {
        int constant = 5;
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 10_000; i++) {
            sum += i * constant; // Compiler moves `constant` multiplication out of loop
        }
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

5️⃣ 提前编译
虽然仍在开发中，但此功能允许在运行之前编译 Java 代码。这可能会导致应用程序近乎即时地启动，从而使 Java 更具竞争力。

// 5. Ahead-of-Time Compilation
// Requires configuration and specific tools (e.g., `jaotc`)
public class AOTExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Ahead-of-Time Compilation Example");
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(fibonacci(i));
        }
    }

    private static int fibonacci(int n) {
        if (n <= 1) return n;
        return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
    }
}
// Compile with: jaotc --output AOTExample.so --class-name AOTExample