JEP 139: Enhance javac to Improve Build Speed | 增强 javac 以提高构建速度
总结
通过修改 Java 编译器，使其在一个持久的进程中运行在所有可用的核心上，跟踪构建之间的包和类依赖，自动生成本地方法的头文件，并清理不再需要的类和头文件，从而减少构建 JDK 所需的时间，并启用增量构建。
目标
最高级别的目标是：
- 通过让 javac 使用所有核心并在服务器进程中重用 javac，来提高构建速度。
- 通过让 javac 实现增量构建，来简化开发人员的工作。
该项目是改善 JDK 构建基础设施的更大努力的一部分。
对 javac 的改进将是内部的，不会通过 javac 启动器的公共 API 提供。相反，将在一个名为 smart-javac（或简称 sjavac）的内部包装程序中实现新功能。最终，当 javac 包装程序的功能稳定后，可以在未来的 JEP 中提议将其移至 javac 的公共 API。这将使所有 Java 开发人员都能利用这些改进。
非目标
该项目仅关注 javac 和新的包装程序所需的更改。它不涵盖 JDK Makefile 中为了利用这些更改而需要的更改；这些更改在 JEP 138：基于 Autoconf 的构建系统 中进行了描述。
该项目不会关注 javac 中为了加快 Javadoc 生成速度而需要的更改。
成功指标
在编译 Java 源代码时，应使用所有核心，并且在使用多个核心时，构建性能应有所提升。
分布在不同核心上的工作负载将不会完全平衡，并且已知相同的工作将被多次重新计算。但是，本 JEP 支持的更改将使我们能够逐步改进 javac 中核心之间的工作共享。
增量构建应仅重新编译已更改的包及其依赖项。
在执行增量构建并删除类或本地方法后，输出目录应干净无残留；即，不应保留与已删除源代码相对应的类或 C 头文件。
动机
完整构建 OpenJDK 的速度过慢，这给开发人员和构建系统带来了额外的负担。因此，开发人员只签出并构建源代码的一部分，因为整个产品的构建时间过长。
描述
内部 smart-javac 包装程序可能会被这样调用：
$ java -jar sjavac.jar -classpath ... -sourcepath ... -pkg '*' \
-j all -h headerdir -d outputdir这将使用所有（-j）核心编译在 sourcepath 中找到的、包名与任何内容（'*'）匹配的所有源文件。将在（-d）outputdir 中创建一个名为 .javac_state 的数据库文件，该文件将包含执行快速增量编译所需的所有信息，包括正确清理消失的类和 C 头文件以及正确的依赖跟踪。
smart-javac 包装程序通过为每个核心创建一个 JavaCompiler 实例来实现多核支持。然后，将待编译的源代码拆分成包，并随机分配给 JavaCompilers。如果随机选择的包有依赖项，则这些依赖项将自动编译，但不会写入磁盘，即使用 -Ximplicit:none。如果稍后请求了作为随机选择的包的一部分的隐式编译依赖项，则不会浪费隐式工作；相反，已编译的依赖项将被写入磁盘。
由于初始编译不知道一个包依赖于哪些包，因此随机分配工作是我们可以做的最好的。因此，java.lang.Object 将被重新编译的次数与核心数相同，但只有一个 JavaCompiler 负责将 java.lang.Object 写入磁盘。足够多的包是彼此独立的，这使得这成为一个可行的策略，可以利用多个核心。
当我们在将来改进 javac（不是本 JEP 的一部分）时，JavaCompilers 之间将共享越来越多的工作，最终我们将达到 java.lang.Object 只被编译一次的状态。
对于包含本地方法的任何类，将自动运行 javah，并将生成的 C 头文件放在（-h）headerdir 中。一个新的注解 @ForceNativeHeader 用于那些有最终静态原始类型需要导出到 JNI，但没有本地方法的类。
为了避免重新启动 javac 并丢失 JVM 所做的优化，smart-javac 包装程序支持 -server 选项。此选项将启动一个后台 javac 服务器，以便每个后续引用相同 portfile 的 smart-javac 包装程序调用都将重用相同的服务器。
-server 参数包括：
portfile= 存储使用的 TCP 端口的位置logfile= 存储 javac 输出的位置，默认为 portfile+".logfile"stdouterrfile= 存储服务器输出的位置，默认为 portfile+".stdouterr"javac= 服务器要启动的 javac 的路径，空格和逗号分别替换为%20和%2C。
示例：
-server:portfile=/tmp/jdk.port,javac=/usr/local/bin/java%20\
-jar%20/tmp/openjdk/langtools/dist/lib/bootstrap/sjavac.jar由于 javac 当前无法在并发编译之间共享状态，因此每个额外的核心将消耗大约与单独调用 javac 相同的内存量。在完成本 JEP 后，将逐步引入核心之间的改进共享。可以使用 -j 选项来限制核心数，从而限制内存使用量。
在所有编译完成后，javac 服务器仍保留在内存中。服务器在 30 秒不活动后会自动关闭并释放内存和其他资源。
服务器以与普通 javac 编译器相同的用户身份运行，因此具有相同的权限和写入构建输出目录的可能性。与普通的 javac 编译器不同，可以通过 TCP 端口连接到服务器来触发编译。只有命令行（而不是源代码）通过 TCP 发送。
一个潜在的安全风险是，攻击者可以添加一些恶意代码的编译，这些代码将出现在输出目录中。为了缓解这种风险，我们将采取以下措施：
- 每次打开一个新的 TCP 端口；端口号存储在 portfile 中。
- 仅允许来自本地主机的连接。
- 在进行任何编译之前，要求向服务器呈现唯一的 cookie。
cookie 是存储在 portfile 中的 64 位随机整数。portfile 具有典型的临时文件权限，即只有所有者才能从中读取或写入。
替代方案
我们不必让 javac 真正并行化，而是可以并行启动多个单线程的、针对不同且独立的 Java 包的编译。这样做不需要对 javac 进行任何更改，但会使 Makefile 的正确性校验更加困难，且速度提升不会很大。
测试
构建基础设施项目将测试旧构建系统和新构建系统的输出是否一致。这将确保 smart-javac 包装器为相同的源文件生成相同的输出。
新选项都不会公开，因此无需向 javac 测试套件中添加测试，但会在 langtools 测试目录中为 smart-javac 包装器添加更具体的测试。
风险和假设
生成的产品不正确
- 风险：Javac 的更改可能导致生成不正确的位
- 缓解计划：正确测试生成的构建
旧版 Makefile 将与新 Makefile 同时提供，以简化新旧位的比较。
依赖
此 JEP 不依赖于任何其他更改。它是 JEP 138: 基于自动配置的构建系统 的基础，后者将使用 javac 的这一新功能来加速 JDK 的构建。新 Makefile 可以使用未经修改的 javac，但除非完成此 JEP，否则它们无法实现预期的加速效果和增量构建支持。
影响
- 兼容性：影响较低。我们不会向 javac 添加新参数。
- 安全性：影响较低。在描述部分中，讨论了为编译作业开放服务器的安全方面。
- I18n/L10n：新的 smart-javac 包装器功能很可能会导致一些新消息；由于 smart-javac 尚未成为任何公共 API 的一部分，因此我们不会完全翻译这些消息。
- 测试：除了构建本身之外，还应为不同的 smart-javac 选项编写单独的测试用例。