lambda 延迟执行

总览

有关在Java和低延迟中使用Lambda的主要问题是： 他们会产生垃圾吗，您能做些什么吗？

背景

我正在开发一个支持不同有线协议的库。 这个想法是，您可以描述要写入/读取的数据，并且有线协议确定它是否使用带有JSon或YAML等字段的文本，带有FIX的字段编号的文本，带有BSON的字段名称的二进制或YAML的二进制形式，具有字段名称，字段编号或完全没有字段meta的二进制。 值可以是固定长度，变量长度和/或自描述数据类型。

其想法是它可以处理各种架构更改，或者如果您可以确定架构是相同的（例如，通过TCP会话），则可以跳过所有内容而仅发送数据。

另一个大想法是使用lambda支持这一点。

Lambdas有什么问题

主要问题是需要在低延迟应用程序中避免大量垃圾。 名义上，每次您看到lambda代码时，这都是一个新对象。

幸运的是，Java 8大大改进了Escape Analysis 。 Escape Analysis使JVM通过将新对象解包到堆栈中来替换它们，从而有效地为您分配了堆栈。 Java 7中提供了此功能，但是很少消除对象。 注意：当您使用探查器时，它往往会阻止Escape Analysis正常工作，因此您不能信任使用代码注入的探查器，因为探查器可能会说正在创建对象，而没有探查器则不会创建对象。 Flight Recorder似乎确实与Escape Analysis混为一谈。

Escape Analysis一直都有古怪之处，而且看来仍然如此。 例如，如果您具有IntConsumer或任何其他原始使用者，则可以在Java 8 update 20 – update 40中消除lambda的分配。但是，在没有发生这种情况的情况下，布尔值是一个例外。 希望在将来的版本中可以解决此问题。

另一个怪癖是发生对象消除的方法的大小（内联后）很重要，在相对适度的方法中，转义分析可以放弃。

具体情况

就我而言，我有一个读取方法，如下所示：

public void readMarshallable(Wire wire) throws StreamCorruptedException {wire.read(Fields.I).int32(this::i).read(Fields.J).int32(this::j).read(Fields.K).int32(this::k).read(Fields.L).int32(this::l).read(Fields.M).int32(this::m).read(Fields.N).int32(this::n).read(Fields.O).int32(this::o).read(Fields.P).int32(this::p).read(Fields.Q).int32(this::q).read(Fields.R).int32(this::r).read(Fields.S).int32(this::s).read(Fields.T).int32(this::t).read(Fields.U).int32(this::u).read(Fields.V).int32(this::v).read(Fields.W).int32(this::w).read(Fields.X).int32(this::x);
}

我正在使用lambda设置框架可以处理可选，缺失或乱序字段的字段。 在最佳情况下，可以按提供的顺序使用字段。 在模式更改的情况下，顺序可以不同或具有不同的字段集。 使用lambda可使框架以不同方式处理顺序字段和乱序字段。

使用此代码，我进行了测试，对对象进行了1000万次序列化和反序列化。 我将JVM配置为具有-Xmn14m -XX:SurvivorRatio=5的eden大小为10 MB的伊甸园空间-Xmn14m -XX:SurvivorRatio=5空间是比率为5：2的两个幸存者空间的5倍。 Eden空间是年轻一代总数的5/7，即10 MB。

通过具有10 MB的Eden大小和1000万次测试，我可以通过计算-verbose:gc打印的GC的数量来估计产生的垃圾。对于我得到的每个GC，每个测试平均要创建一个字节。 当我改变序列化和反序列化的字段数时，我在Intel i7-3970X上获得了以下结果。

在此图表中，您可以看到，对于以相同方法反序列化的1到8个字段（即最多8个lambda），几乎不会创建垃圾，即最多只有一个GC。 但是，在9个或更多字段或lambda上，转义分析失败，并且您将创建垃圾，垃圾随文件数的增加而线性增加。

我不希望您相信8是一个神奇的数字。 尽管我找不到这样的命令行设置，但是它更可能是方法大小（以字节为单位）的限制。 当方法增长到170字节时，会发生差异。

有什么可以做的吗？ 最简单的“修复”方法是将一种方法中的一半字段反序列化，将另一种字段中的一半字段反序列化，从而将代码分为两种方法（如果需要，可以将更多方法拆分），从而能够在不产生垃圾的情况下反序列化9到16个字段。 这是“ bytes（2）”和“ ns（2）”的结果。 通过消除垃圾，代码的平均运行速度也更快。

注意：使用14 x 32位整数对对象进行序列化和反序列化的时间不到100 ns。

其他说明：

当使用事件探查器YourKit（在这种情况下）时，由于Escape Analysis失败，没有产生垃圾的代码开始产生垃圾。

我打印了方法内联 ，发现某些关键方法中的assert语句阻止了它们的内联，因为这使方法变大了。 我通过在启用断言的情况下通过工厂方法创建断言的方式来创建by main类的子类来解决此问题。 默认类没有断言，也没有性能影响。

在我提出这些断言之前，我只能反序列化7个字段而不会触发垃圾回收。

当我用匿名内部类替换lambda时，我看到了类似的对象消除，尽管在大多数情况下，如果可以使用首选的lambda。

结论

Java 8在清除寿命很短的对象产生的垃圾方面似乎更聪明。 这意味着在低延迟应用程序中可以选择诸如传递lambda之类的技术。

编辑

尽管我不确定为什么，但我找到了在这种情况下有用的选项。

如果我使用选项-XX:InlineSmallCode=1000 （默认值）并将其更改为-XX:InlineSmallCode=5000则上面的“固定”示例将开始产生垃圾，但是如果将其减少为-XX:InlineSmallCode=500甚至是代码我最初给出的示例不产生垃圾。

翻译自: https://www.javacodegeeks.com/2015/01/java-lambdas-and-low-latency.html

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