Java худеет. Спроси меня как. Уменьшение размера дистрибутива Java приложения без зависимостей

Java худеет. Спроси меня как. Никита Липский twi.er: @pjBooms

Excelsior LLC

Java полнеет

0

5

10

15

20

25

30

35

JRE 1.1 JRE 1.2 JRE 1.3 JRE 1.4.0

JRE 1.4.2

JRE 5.0 JRE 6 JRE 7 JRE 7 U 6

JRE 8

JRE installer size on Windows x86, MB

Распространение Java приложений

•  Добавить JRE в системные требования

•  Загружать JRE перед установкой –  Java-‐aware инсталляторы

•  Java Web Start

•  Включить JRE в инсталляцию (private JRE) –  увеличивает размер на 15-‐30 MB

Размер имеет значение?

•  Server Side (Java EE) – не проблема

•  Desktop – зависит от приложения

•  Mobile – 30 MB -‐ неприемлемо


Недостающая возможность: Private JRE …


Недостающая возможность: Private JRE маленького размера


Недостающая возможность: Private JRE маленького размера, позволит •  меньше загружать из интернета •  сократить занимаемое на диске место •  улучшить User eXperience

Кто знает про Excelsior JET?

Кто знает про Excelsior JET?

Кто знает про Excelsior JET? Кто знает про Excelsior JET?

Кто знает про Excelsior JET? •  Полная реализация Java SE

–  c 2005 года cертифицирована как Java Compaxble

•  AOT compiler + Java Runxme –  смешанная компиляция: AOT + JIT –  поддержка нестандартных загрузчиков классов в AOT режиме (для Eclipse RCP, Tomcat)

•  Toolkit

–  Startup Opxmizer – Deployment

AOT + JIT

Small Private JRE

Small Private JRE

Наблюдение: приложение использует далеко не все, что есть в private JRE.

Small Private JRE


Решение: удалить ненужные классы!

Small Private JRE


Решение: удалить ненужные классы! Вопрос: а какие классы -‐ ненужные?

“Ненужные” классы

Класс не нужен,

если он не является нужным

Нужные классы

•  java.lang.Object – нужен



•  класс импортированный нужным, тоже нужен




•  замыкание импорта Object содержит...




•  замыкание импорта Object содержит 3541 класс (для Java 8u20)


•  Замыкание java.lang.* + JVM specific: 3948 классов

•  java.lang, java.io, java.uxl, etc.:

4797 классов


class ForName { public staxc void main(String args[]) { Class c = Class.forName(args[0]); … } } Какие классы нужны этой программе?


•  При доступе через JNI и/или Reflecxon, неясно: –  нужны ли еще классы? –  если да, то какие?


Нужные методы

public staxc String foo(Object o) { return o.toString(); } Какие методы (каких классов) нужны?

Ранние попытки уменьшить JRE

•  Excelsior – single executable – оптимизация в предположении “замкнутости мира”

•  Sun Microsystems – Sun Java Kernel (Consumer JRE)

•  Остальные реализации Java? –  не важно для Java ME, Java EE

Sun Java Kernel

Sun Java Kernel (2008)

Идея: установить минимум и загружать по мере необходимости, пока не получится полное JRE

Ожидаемый результат: быстрый старт приложения на машине, где нет Java

Sun Java Kernel

Реальность: 1.  Выкачивается инсталлятор в 900KB

Sun Java Kernel

Реальность: 2.  Загруженный инсталлятор, выкачивает

другой инсталлятор в 12MB!

Sun Java Kernel

Реальность: 3.  Затем Java Kernel загружает сразу еще 5MB

(13MB + 5MB > 16MB -‐ обычное JRE 6)

Sun Java Kernel

Реальность: 4.  И продолжает что-‐то качать …

Single Executable

Проблемы

1.  “Клубки" импорта

2.  Виртуальные вызовы

3. Мета-‐доступ

Наблюдения

1.  Не все методы “нужного” класса исполняются

2.  Instance-‐методы не могут исполняться, если не создан экземпляр класса (или его наследника)

–  new T()

Rapid Type Analysis*

•  Поиск достижимых методов –  Начиная с точек входа, строим граф вызовов

–  Анализируем код методов, накапливая

main C.foo()

B.bar()

LiveClasses VirtCallSites new T() c.bar() new B() b.foo()

* Идея принадлежит D.F. Bacon @ IBM


•  при расширении LiveClasses –  добавляем instance-‐методы в граф согласно VirtCallSites

•  при расширении VirtCallSites –  добавляем instance-‐методы в граф согласно LiveClasses

•  достигаем неподвижной точки


•  Эффективен –  для «прореживания» библиотек

•  Масштабируем – линейная сложность от числа операторов – существует реализация, обрабатывающая более 40,000 классов за 2 минуты


Класс нужен, если он содержит

достижимые методы (по результатам RTA)

Глобальный анализатор

Application

Java SE API

Entry points - used - not used

Reflecxon & JNI?

Reflecxon & JNI?

•  Пробный запуск (off-‐line profiling)

•  Дополняет множества – точек входа – LiveClasses – VirtCallSites

Результаты

•  Размер исполняемого файла без зависимостей: – Hello World ~800 KB – SWT Example ~1.4 MB

•  При агрессивном удалении «ненужных» методов и их метаинформации

JetPerfect (2001)

Не такой уж perfect: –  не соответствует Java SE спецификации –  труден в использовании –  приложения «не всегда работают» –  возникающие (у конечного

пользователя) ошибки не диагностируемы

Java Runxme Slim-‐Down

Java Runxme Slim-‐Down (2007)

•  Глобально оптимизированный исполняемый файл – «нужные» классы приложения и Java платформы оптимизируются совместно

•  Оставшиеся классы – не удаляются – остается возможность загружать их через JIT


•  Java SE API делится на компоненты: – Kernel, XML, SQL, CORBA, AWT/Java2D, Swing, etc.

•  анализатор определяет какие компоненты “нужны” – содержат достижимые методы

Глобальный анализатор

Application

Java SE API

Entry points - used - not used - component’s boundary

Java Runxme Slim-‐Down •  Пользователю предоставляются:

– результаты анализа c возможностью исключить неиспользуемые компоненты


•  Исключенные компоненты: – помещаются на веб-‐сервер (доступны приложению)

– загружаются VM по требованию

•  Соответствует Java SE спецификации!

Результаты

On GUI toolkits

•  Экономия в размере незначительна, если используется Java2D, AWT/Swing

•  Что делать?

On GUI toolkits

•  Экономия в размере незначительна, если используется Java2D, AWT/Swing

•  Что делать?

•  Java Core + alternaxve GUI toolkit

Java Core + alternaxve GUI


Фрагментация Java


•  SWT/JFace •  eSWT •  Java OpenGL •  JavaFX

– уже входит в платформу!

JavaFX naxve Packager


Ensemble Demo 34 MB 19 MB

BrickBreaker 30 MB 13 MB

Замечание: размеры дистрибутивов для Windows для Java 7, JavaFX зависел от AWT в Java 7

JavaFX Packager vs. Runxme Slim-‐Down

Java Runxme Slim-‐Down: уроки

•  Компонентная модель JRE для уменьшения приватного Java Runxme – жизнеспособна – работает

•  Проверено временем

Проект Jigsaw

Проект Jigsaw

•  Java Module System h.p://openjdk.java.net/projects/jigsaw

•  Модуляризация JRE – разбиение на компоненты – устранение лишних зависимостей – перевод на Module System

Прототип Java Module System •  Доступен по h.p://jdk8.java.net/jigsaw/ •  module-info.java

– описывает зависимости модуля (JLS, JVM)

•  .jmod -‐ бинарный формат модуля •  jpkg -‐ инструмент для упаковки модуля

– использует pack200, 7z, bzip •  javac, jmod – статическое управление зависимостями

•  java –m ... -‐ модульный режим запуска

Jigsaw: модуляризация JRE

•  Планы: J Ä Java8 Ä

•  Почему так долго? -‐ объективные причины

Jigsaw: трудности перевода

Jigsaw: трудности перевода

•  Многие зависимости убраны, но многие еще осталось – процесс оказался очень трудоёмкий

•  Проблемы с обратной совместимостью

–  getClassLoader() == null –  Class.forName() и правила видимости – classloader delegaxon

Jigsaw: проблемы прототипа

•  Определены новые требования – обратная совместимость – «cвященная корова»

•  Платформенные модули отличаются от пользовательских – нельзя подключать два платформенных модуля с одной функциональностью разных версий

– для пользовательских модулей -‐ можно

Jigsaw: текущий статус

•  Не будет клона Maven, Ivy, Gradle •  Поддержка нативных пакетных мэнеджеров

– Java модуль можно поставить через rpm, yum, etc.

– без поддержки Mac, Windows – для Mac, Windows будет инструмент паковки в нативный инсталлятор

•  AOT компиляция Java модулей –  если будет найден proof of concept

Jigsaw: текущий статус

JEP-‐161 (Compact Profiles) •  Замена Java ME CDC •  3 профиля:

Compact1 Compact2 Compact3

java.lang java.rmi java.lang.instrument

java.io java.sql java.lang.management

java.math javax.transacxon javax.management

java.nio javax.xml javax.naming

java.uxl org.w3c.dom javax.script

java.net org.xml.sax javax.security

java.security javax.sql

javax.crypto javax.xml.crypto

java.text org.ie¯.jgss

Compact Profiles: инструменты •  jdeps – инструмент статического анализа зависимостей приложения

•  javac –profile – предупреждает о зависимостях вне указанного профиля

•  jrecreate – создает нужный компактный профиль – Есть только в Java SE Embedded!

Compact Profiles: размеры •  Compact1: 11MB

•  Compact2: 15MB

•  Compact3: 21MB

•  Full JRE: 49MB Замечание: размеры на диске (ROM)

JEP-‐178 (Staxcally-‐Linked JNI libraries)

•  Распространение без динамических библиотек – реализация naxve-‐методов линкуется к JVM –  единый исполняемый файл

•  Преодоление существующих барьеров – требования Apple AppStore

Заключение

•  Компонентная модель JRE – жизнеспособна

•  Перевод JRE на модульную систему – статический импорт (без лишних зависимостей) – требует времени

•  Путь Java to Mobile – модульность: Java core + JavaFX – AOT компиляция + JEP-‐178

Вопросы и ответы

Никита Липский, Excelsior

[email protected] twitter: @pjBooms

Software

Java худеет. Спроси меня как. Уменьшение размера дистрибутива Java приложения без зависимостей