图 5. Namespace 跨 JVM 共享

Java共享类(3)

保护域

类装载器有一个或者多个代码源对象（从其中装载类的 JAR 文件或者目录）。这些对象用于创建保护域，它被传递给 defineClass() 方法调用。使用共享类的其他 JVM 将需要这个信息，但是不能共享保护域，因为它们包含本地信息。为了解决这个问题，将代码源放到系统堆中。打包信息也需要共享。

竞争条件

由于 JVM 会读取和写入共享数据，需要有一种方法处理竞争条件。最简单的方式是使用全局块。不过，出于性能和伸缩性的原因，应当谨慎地使用它们。

一种避免锁住所有 JVM 的方法是使用开放式原子更新（optimistic atomic updates）。例如，在装载一个类时，类装载器将检查其 namespace （在检查其自己的本地类缓存后）。如果不能找到这个类，那么它就会装载它。装载后，它会自动检查其他 JVM 没有装载这个类，然后更新 namespace。

全局与本地数据

类中有些信息（如名字）在所有 JVM 中都是一样的，而另一些信息要求是本地的，如装载这个类的类装载器。 每个 JVM 都需要有装载这个类时需要它生成的那一部分的本地副本，如图 6 所示。JVM 中类的阴影区域是本地副本。系统中类的非阴影区域是全局部分。

图 6.共享全局数据与共享本地数据

共享类时偶尔会出现的一个问题是，当一个 JVM 更新一个类时（比如通过修改静态字段），所有其他 JVM 都会看到这种改变。这种操作是不希望的，它会造成不可预料的结果。为了保证隔离性，每个 JVM 都有每个共享类的所有静态字段的副本。

JIT 编译代码

当属于共享类的代码由即时（just-in-time，JIT） 编译器编译时，它是自动共享的。这意味着不管由哪个 JVM 编译代码，所有 JVM 都会获得性能上的好处（而只有一个承担 JITing 的开销）。

启动器程序

IBM 的实现需要一个启动器（launcher），以便控制 JVM 的创建。这个启动器必须由用户以本机代码编写。如清单 1 显示了一个示例启动器的伪代码：

清单 1. 启动器伪代码

{ 　　 create Master JVM (and store returned token*); 　　 while(work to do) { 　　　　 create a Worker JVM passing in token from Master JVM; 　　　　 do work on Worker JVM; 　　　　 terminate Worker JVM; 　　 } 　　 terminate Master JVM; } * token returned from the Master JVM is the address of the shared heap.

Java共享类(4)

Apple 的实现

Apple 的共享类技术实现是 Mac OS X 中的 Java 共享档案（Java shared archive，JSA）。

实质上，JSA 是一个内存映射到共享内存的文件，可以让多个进程（即多个 JVM ）访问它。安装了 Java Runtime Environment （JRE） 后，用系统 JAR 文件中的类创建 JSA。这些核心类的内部表示存储在文档中。这个数据是静态的，因此永远也不会改变，这意味着可以共享这些类而不会有任何隔离问题。它还意味着这些类永远不会被垃圾收集。因为 Apple JVM 使用一般性 GC，因此必须保护这些类不被收集。这种保护是通过引入 immortal 对象的概念来实现的，JSA 中的所有类都指定为 immortal。

这种技术在默认情况下是可用的，使用它不需要编写任何特殊的程序——如 IBM 的实现所需要的启动器。这种实现的另一个好处是系统重启后也可以享受它的好处，不局限于特定 JVM 的生存周期。不过，它的缺点是局限于一组核心类，没有提供共享应用程序类或者 JIT 代码的能力。

Sun 的实现

Sun 的共享类技术的实现称为类数据共享（Class Data Sharing，CDS），是 J2SE 1.5 中的新功能。CDS 基于 Apple 的 JSA 实现。

与 JSA 类似

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