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引言#

Class Data Sharing (CDS) 与 Application CDS (AppCDS) 能显著缩短 JVM 启动时间，降低内存占用，尤其在容器环境或密集部署时收益明显。本文梳理 CDS 的原理、生成流程、调优要点及在云原生场景的实践经验。

CDS 的原理#

基础概念#

  • CDS：JVM 在安装时生成 classes.jsa，预加载 Java Standard Library 的共享类元数据；
  • AppCDS：允许将应用类、第三方库类纳入共享归档，JEP 331 将其合并进 JDK 10 并默认提供；[1]
  • 目标：减少类加载阶段的解析成本、减少每个进程的元空间复制，实现类元数据的共享映射。

运行机制#

  • JVM 启动时将共享归档映射为只读区域，多个 JVM 进程共享同一物理内存页；
  • 归档包含已验证的常量池、方法、字段等元数据，避免重复解析；
  • 同一版本 JDK、同一归档文件可被多个实例共享，若存在不匹配，JVM 会回退到常规类加载。

AppCDS 的生成流程#

  1. 收集类列表：-Xshare:off -XX:DumpLoadedClassList=app.lst；
  2. 生成归档：java -Xshare:dump -XX:SharedClassListFile=app.lst -XX:SharedArchiveFile=app.jsa -cp app.jar;
  3. 运行加载：java -Xshare:on -XX:SharedArchiveFile=app.jsa -cp app.jar Main；
  4. 多 Jar 环境：JDK 13 起提供动态仓库模式（Dynamic CDS Archive），可在首次启动时自动生成。

云原生场景的优化#

  • 容器镜像：在构建阶段生成 AppCDS，镜像运行时直接使用 -Xshare:on；
  • 多租户：对统一服务模板生成共享归档，提高节点密度；
  • 与 JLink 配合：构建定制 runtime 镜像，减少体积与启动时间；
  • Kubernetes：通过 InitContainer 生成并挂载 app.jsa，保证归档与主容器版本一致。

监控与诊断#

  • -Xlog:cds=info 查看 CDS 加载过程；
  • jcmd VM.classloaders 验证共享归档生效；
  • -XX:+PrintSharedArchiveAndExit 检查归档内容；
  • 注意 AppCDS 与动态代理、反射的兼容性，必要时开启 --trace-class-loading 调试。

实战经验#

  1. 低延迟交易网关：使用 AppCDS 将所有 SPI 实现预归档，启动时间从 3.5s 降至 1.2s；
  2. FaaS 平台：结合 GraalVM Native Image、AppCDS，预热耗时减少 40%；
  3. 升级策略：归档文件需与 JDK 版本完全匹配，升级后必须重新生成，否则 JVM 会报警并回退。

总结#

CDS/AppCDS 是轻量但有效的优化手段。通过构建流程自动生成归档、在容器内加载，可实现启动速度与内存占用双赢。关键在于维护归档与应用版本的一致性，并针对动态加载类做降级处理。

参考资料#

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