Java Valhalla Project

在本文中，我们将介绍Valhalla项目——它的历史原因、当前的开发状态，以及它发布后为日常Java开发人员带来了什么。

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;
}

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
}

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：

另一方面，这里我们看到值类型Point[]的相应内存结构：

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int或float。

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＞或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。

结论

我们初步了解了Valhalla项目将给Java语言带来的变化。其中两个主要目标是提高性能和减少泄漏的抽象。

性能增强通过展平对象图和移除间接来解决。这将导致更高效的内存布局和更少的分配和垃圾回收。

当用作泛型类型时，原语和对象具有更相似的行为，这是更好的抽象。

我们可以在相应的项目页面和JEP中找到有关Valhalla项目的更多信息：

Project Valhalla：https://wiki.openjdk.org/display/valhalla/Main

JEP 169: Value Objects：https://openjdk.org/jeps/169

JEP 218: Generics over Primitive Types：https://openjdk.org/jeps/218