ZGCやShenandoahのような低休止GCを活用しながら、オブジェクトプーリング、エスケープ分析、原始的なコレクション、および制限オブジェクトのチャーンを使用して、スタック割り當(dāng)てを使用してガベージコレクションを最小限に抑えます。 2。ハイスループット、低遅延のスレッド間通信と事前に割り當(dāng)てられたイベントとのリングバッファーとロックフリーのデータ構(gòu)造を使用します。 3. JVMをウォームアップし、コンピレーションのしきい値を調(diào)整し、重要な方法を固定し、ホットパスでの反射を回避し、プロファイリングツールを使用してインランスとデプミー化を監(jiān)視することにより、JITコンパイルを最適化します。 4.コアごとのスレッド設(shè)計を介して競合を削減し、パディング変數(shù)による誤った共有を防ぐか、@Contendedを使用して、個別のキャッシュラインで頻繁に修正されたフィールドを分離します。 5. NIO、直接バッファー、Transfo（）またはメモリマップファイルなどのゼロコピー技術(shù)、およびProtoBuf、Flatbuffers、SBEなどの高性能シリアル化形式で効率的なI/Oを使用します。 6。CPUコアへのピンスレッド、リアルタイムスケジューリングを使用し、CPU周波數(shù)スケーリングを無効にし、-xx：usezgc、-xx：alwayspretouch、および-xx：-USEBIASEDLOCKINGを含むレイテンシー中心のJVMフラグを適用して、システムレベルの変動を最小限に抑えます。これらの手法を組み合わせることにより、Javaアプリケーションは、予測可能性が高いマイクロ秒スケール応答時間を達成することができ、金融取引やゲームなどのリアルタイムの低遅延ドメインに適しています。

高性能、Javaのリアルタイムシステムを構(gòu)築する場合、金融取引プラットフォーム、オンラインゲームバックエンド、またはリアルタイムのデータ処理パイプラインなど、遅延が重要です。 Javaは、適切なテクニックを備えたGarbage CollectionとJITコンピレーションにより、「遅い」と認(rèn)識されていますが、サブミリ秒の応答時間を一貫して達成できます。ここでは、遅延が低下し、遅延を最小限に抑え、予測可能性を向上させるのに役立つ重要な低遅延Javaプログラミング技術(shù)を紹介します。

1.ガベージコレクション（GC）圧力を最小限に抑えます

ガベージコレクションは、Javaアプリケーションの予測不可能な一時停止の最大のソースです。 GCの影響を減らすため：

• オブジェクトプーリング：新しいオブジェクトを作成する代わりに再利用します。たとえば、メッセージ、バッファー、またはDTOにオブジェクトプールを使用します。
• エスケープ分析によるスタック割り當(dāng)て：JITがスタックに短命のオブジェクトを割り當(dāng)てることができるコードを書き込みます（たとえば、フィールドやコレクションに參照を保存しないようにします）。
• プリミティブコレクションの使用： Eclipse CollectionsやTroveなどのライブラリはInteger[]の代わりにint[]を使用してボクシングを避けます。
• オブジェクトのチャーンを制限：ホットパスで不必要なオブジェクトの作成を避けます（例： new String("hello") 、 String.format() 、またはタイトループでの自動ボクシングを使用しないでください）。

例：

 //悪い：一時的なオブジェクトを作成します
string log = string.format（ "エラー％d"、system.nanotime（））;

//より良い：再利用可能なバッファーまたは事前に割り當(dāng)てられた文字列を使用します
stringbuilder sb = new StringBuilder（）;
sb.append（ "error at"）.append（system.nanotime（））;

また、 ZGCまたはShenandoah （最近のJDKバージョンで導(dǎo)入されたLow-Pause GCS）の使用を検討してください。

2。リングバッファーとロックフリーデータ構(gòu)造を使用します

スレッド間通信の場合、従來のキュー（ LinkedBlockingQueueなど）には、ロックとメモリの割り當(dāng)てが含まれ、レイテンシが追加されます。

• 破壊者パターン：LMAXによって開発されたThe Desruptorは、ロックの代わりにメモリバリアを備えたリングバッファーを使用し、マイクロ秒のレイテンシで1秒あたりのスループットを可能にします。
• 待機中または境界のあるキュー：ブロッキングを避けるために、 Phaser 、 AtomicReference 、またはVarHandleベースの構(gòu)造を使用します。

例（簡素化された破壊者の使用）：

 eventFactory <Event> Factory = event :: new;
ringbuffer <event> ringbuffer = ringbuffer.createsingleproducer（Factory、1024）;
SequenceBarrier Barrier = ringbuffer.newbarrier（）;

この設(shè)計により、すべてのイベントを事前に割り當(dāng)て、GCとロックの競合を排除することにより、予測可能な遅延が保証されます。

3。JITコンピレーション動作を最適化します

Hotspot JVMは、Just-in-Time（JIT）コンピレーションを使用して、ホットメソッドを最適化します。しかし、これは「ウォームアップ」遅延を引き起こす可能性があります。

• JVMをウォームアップ：パフォーマンスを測定する前に、代表的なワークロードを?qū)g行します。
• -XX:CompileThresholdまたは階層型のコンピレーションチューニング：メソッドがコンパイルされたときに調(diào)整します。
• 批判的な方法をピン留め： -XX:CompileCommand=compileonlyを使用して、早期コンピレーションを強制します。
• ホットパスでの反射を避けてください：それはインラインを阻害します。必要に応じて、メソッドハンドルまたはコード生成（ ASMまたはByteBuddyを介して）を使用します。

ヒント： JitWatchまたはAsync-Profilerを使用して、インライン化されていない、または最適化されていないメソッドを特定します。

4。糸の閉じ込めと誤った共有の回避による競合を減らす

スレッドの競合は、レイテンシを予測不可能に追加します。

• コアあたりのスレッドデザイン：同期を避けるために、専用のスレッドを特定のタスクに割り當(dāng)てます。
• 誤った共有防止：同じキャッシュライン上の隣接するデータを回避するためのパッド変數(shù)。

例：

パブリッククラスのパッドデッドカウンター{
    公共の不安定な長い価値。
    プライベートロングP1、P2、P3、P4、P5、P6、P7; //キャッシュラインパディング
}

または@Contendedを使用します（ -XX:-RestrictContended ）：

 @jdk.internal.vm.annotation.contended
パブリッククラスの分離カウンター{
    公共の不安定な長い価値。
}

これにより、各カウンターが獨自のCPUキャッシュラインに住んでいることが保証され、パフォーマンスを殺す誤った共有が妨げられます。

5.効率的なI/Oとシリアル化を使用します

高遅延I/Oは、エンドツーエンドの応答時間を支配できます。

• NIOおよびダイレクトバッファー：コピーを避けるために、オフヒープI/OバッファーにByteBuffer.allocateDirect()を使用します。
• ゼロコピーテクニック： FileChannel.transferTo()またはMemory-mapped files （ MappedByteBuffer ）を活用します。
• 効率的なシリアル化：JSONまたはJavaシリアル化の代わりに、 Protobuf 、 Flatbuffers 、またはSBE（単純なバイナリエンコーディング）を使用します。

SBEは、スキーマ駆動型のゼロアロケーションデコードにより、低遅延の金融で特に人気があります。

6。OS/JVMをピンスレッドとチューニングします

最適なコードでさえ、OSスケジューリングによって脫線することができます。

• CPUアフィニティ： sched_setaffinityを備えたJNAなどのAPIを使用してtaskset批判的なスレッドを特定のCPUコアにバインドします。
• リアルタイムスケジューリング：Linuxでは、 chrtでSCHED_FIFO使用します（rootが必要）。
• CPU周波數(shù)スケーリングを無効にします：「パフォーマンス」ガバナーを使用します：

  エコーパフォーマンス| sudo tee/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor

• レイテンシのためのJVMフラグ：

   -xx：usezgc
  -xx：lockexperimementalvmoptions
  -xx：perfdisableSharedMem
  -xx：-USEBIASEDLOCKING
  -xx：常にpretouch
  -xms4g -xmx4g

  これらは、メモリの割り當(dāng)て、ロック、およびバックグラウンドJVMプロセスからのばらつきを減らします。

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  低遅延のJavaは、生の速度に関するものではありません。予測可能性に関するものです。目標(biāo)は、平均レイテンシだけでなく、ジッター（応答時間の変動）を最小限に抑えることです。 GCコントロール、ロックフリーデザイン、JITチューニング、システムレベルの最適化を組み合わせることにより、Javaはマイクロ秒のスケール応答を確実に実現(xiàn)できます。

  基本的に、Javaが速くなることができるかどうかではありません。リソースを慎重に管理し、隠された遅延を回避する方法です。

  以上が低遅延Javaプログラミング技術(shù)の詳細內(nèi)容です。詳細については、PHP 中國語 Web サイトの他の関連記事を參照してください。