JAVA25新特性：AOT优化启动性能

一、简介（实验性特性，用处不大）

以前Java启动慢是出了名的，特别是云原生场景下，冷启动时间直接影响用户体验。一个Spring Boot应用启动要十几秒甚至几十秒，这在Kubernetes这种需要频繁启停容器的环境里，简直就是灾难。用户请求来了，容器还在启动，等半天才能响应，体验差得不行。

后来发现大部分时间都花在类加载和链接上了，每次启动都要重新加载一遍类，解析字节码、验证类、准备类、解析符号引用，这些操作都要时间，特别是类多的时候，这时间就上去了。

从JDK24开始，这个特性引入了AOT（Ahead-of-Time）优化机制，可以把类提前加载和链接好，存到缓存里，启动时直接从缓存读取，不用再走一遍类加载流程，启动速度能提升不少。

JDK25简化了 AOT 缓存的创建过程，让优化启动性能变得更容易。以前创建 AOT 缓存得先记录应用行为，再创建缓存，两步操作；现在一个命令就搞定了，临时文件也自动管理，省事多了。

1、什么是AOT

AOT是Ahead-of-Time的缩写，意思是"提前编译"或者"提前优化"。以前Java是运行时加载类，启动的时候才去加载、验证、准备、解析，这些操作都要时间。AOT就是把这些操作提前做了，把结果存到缓存里，启动时直接用，不用再走一遍流程。

AOT类加载与链接（AOT Class Loading and Linking），它可以把类的加载和链接操作提前做好，存到AOT缓存（AOT Cache）里。启动的时候，JVM直接从缓存里读取已经加载和链接好的类，不用再重新加载，启动速度自然就上去了。

这个特性特别适合云原生场景，因为容器经常要启停，每次启动都要重新加载类，AOT缓存可以复用，启动速度能提升不少。对于那种类特别多的应用，比如Spring Boot这种框架应用，效果更明显。

AOT 的核心优势有几个：第一是启动速度快，不用等 JIT 编译，启动就能用优化后的代码；第二是预热时间短，热点代码已经编译好了，不用等运行时编译；第三是内存占用可能更小，因为不用存储那么多编译信息。

2、JDK24下使用AOT

JDK24版本的AOT使用起来非常复杂，命令行很长，咱们这里就不学习JDK24的AOT了，直接使用JDK25版本的

#!/bin/bash# 训练阶段（首次运行或更新后）if[!-f"app.aot"];thenecho"训练AOT缓存..."java -XX:AOTMode=record\-XX:AOTCacheOutput=app.aot\-XX:AOTConfigOutput=app.aotconfig\-jar microservice.jar --spring.profiles.active=trainingfi# 创建AOT缓存if[!-f"app.aot"]||["app.aotconfig"-nt"app.aot"];thenecho"创建AOT缓存..."java -XX:AOTMode=create\-XX:AOTConfig=app.aotconfig\-XX:AOTCacheOutput=app.aot\-jar microservice.jar --spring.profiles.active=createfi# 使用AOT缓存启动echo"使用AOT缓存启动..."java -XX:AOTMode=auto\-XX:AOTCache=app.aot\-jar microservice.jar

3、AOT优势与劣势

AOT 编译的代码可能不如 JIT 编译的代码优化得好，因为 JIT 可以根据运行时信息做更激进的优化。但对于启动性能要求高的应用，这个权衡通常是值得的。

AOT 可以显著缩短启动时间，因为不用等 JIT 编译，启动就能用优化后的代码。根据应用的不同，启动时间可能缩短 20% 到 50%，甚至更多。

4、用 AOT 的时候有几个注意事项

第一个是缓存兼容性。AOT 缓存跟应用、JDK 版本、操作系统、CPU 架构都有关系，不兼容的缓存不能使用。如果应用代码变了，可能需要重新创建缓存。

第二个是命令行选项兼容性。某些 JVM 选项可能跟 AOT 缓存不兼容，特别是那些会修改类的诊断选项。生产环境通常不会有这个问题，但要注意。

第三个是训练运行的代表性。训练运行应该能代表实际使用场景，这样创建的缓存才有效。如果训练运行跟实际使用差别很大，缓存的效果可能不好。

第四个是缓存文件管理。AOT 缓存文件可能比较大，要注意磁盘空间。而且缓存文件需要跟应用一起部署，部署流程可能需要调整。

5、与Springboot3.0 AOT的区别

JDK 自带的实验性特性（如jaotc 工具、-XX:AOTCache等参数），将 字节码 提前编译为 机器码库（.so/.dll），运行时由 JVM 加载，减少 JIT 实时编译开销，仍依赖 JVM 运行。

Spring Boot AOT Spring Boot 3.x 推出的官方特性，核心是 静态分析 + 预处理，生成适配原生编译的代码（消除反射 / 动态代理等动态特性），最终结合 GraalVM Native Image 编译为纯原生可执行文件，脱离 JVM 运行。

二、使用AOT（JDK25）

1、基本使用

主要是用-XX:AOTCacheOutput=<file>这个选项，一个命令就能完成记录和创建两个步骤。

# JDK25新的简化方式：一个命令搞定记录和创建# 这个命令会执行训练运行，记录应用行为，然后自动创建 AOT 缓存文件 app.aot。临时配置文件会自动管理，不用手动处理了。java -XX:AOTCacheOutput=app.aot -cp app.jar com.example.App# JDK24 得这样用，分两步：# 第一步：记录阶段，生成配置文件#java -XX:AOTMode=record -XX:AOTConfiguration=app.aotconfig -XX:AOTCacheOutput=app.aot -cp app.jar com.example.App# 第二步：创建阶段，根据配置文件创建缓存#java -XX:AOTMode=create -XX:AOTConfiguration=app.aotconfig -XX:AOTCacheOutput=app.aot

2、AOT模式

（1）auto 模式（默认）

auto 模式是默认模式，会自动选择合适的 AOT 模式。如果指定了-XX:AOTCacheOutput，就自动切换到 record 模式；如果能加载 AOT 缓存，就自动切换到 on 模式；否则就切换到 off 模式。

# 不指定任何 AOT 选项，默认是 auto 模式java -cp app.jar com.example.App# 如果指定了 AOTCacheOutput，自动切换到 record 模式java -XX:AOTCacheOutput=app.aot -cp app.jar com.example.App

（2）record 模式

record 模式是训练阶段，运行应用记录行为，生成配置文件。必须指定-XX:AOTConfiguration 或 -XX:AOTCacheOutput。

# record 模式：记录应用行为java -XX:AOTMode=record -XX:AOTConfiguration=app.aotconfig -XX:AOTCacheOutput=app.aot -cp app.jar com.example.App

如果只指定了-XX:AOTCacheOutput，JVM 会自动生成临时配置文件，不用手动指定。

（3）create 模式

create 模式是创建阶段，根据配置文件创建 AOT 缓存。必须指定-XX:AOTConfiguration。

# create 模式：根据配置文件创建缓存java -XX:AOTMode=create -XX:AOTConfiguration=app.aotconfig -XX:AOTCacheOutput=app.aot

注意 create 模式不会执行应用，只是创建缓存。

（4）on 模式

on 模式是生产阶段，使用 AOT 缓存运行应用。如果缓存加载失败，JVM 会打印错误并退出。

# on 模式：使用 AOT 缓存运行应用java -XX:AOTMode=on -XX:AOTCache=app.aot -cp app.jar com.example.App

（5）off 模式

off 模式是禁用 AOT，不使用 AOT 缓存。

# off 模式：禁用 AOTjava -XX:AOTMode=off -cp app.jar com.example.App

3、JDK25使用流程

JDK25，有了 JEP 514，使用 AOT 的流程变得简单多了。主要分两个阶段：训练阶段和生产阶段。

（1）训练阶段

训练阶段就是创建 AOT 缓存的过程。现在一个命令就搞定了：

# 训练阶段：运行应用并创建 AOT 缓存java -XX:AOTCacheOutput=app.aot -cp app.jar com.example.App# 注意，如果是一个可执行jar包，比如springboot的包，这样执行即可：# 核心命令（解锁实验性参数 + 指定 AOT 缓存输出 + 用 jar 方式启动）java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:AOTCacheOutput=app.aot -jar app.jar

这个命令会：
1、运行应用，记录应用行为
2、自动生成临时配置文件（如果没指定 -XX:AOTConfiguration）
3、自动创建 AOT 缓存文件 app.aot
4、自动清理临时文件
不用手动管理临时文件了，省事多了。

（2）生产阶段

生产阶段就是使用 AOT 缓存运行应用。可以用 auto 模式（默认），自动加载缓存：

# 生产阶段：使用 AOT 缓存运行应用（auto 模式）java -XX:AOTCache=app.aot -cp app.jar com.example.App# 注意，如果是一个可执行jar包，比如springboot的包，这样执行即可：java -XX:AOTCache=app.aot -jar demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

或者用 on 模式，强制使用缓存：

# 生产阶段：强制使用 AOT 缓存（on 模式）java -XX:AOTMode=on -XX:AOTCache=app.aot -cp app.jar com.example.App# 注意，如果是一个可执行jar包，比如springboot的包，这样执行即可：java -XX:AOTMode=on -XX:AOTCache=app.aot -jar demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

如果缓存加载失败，auto 模式会继续运行（不用缓存），on 模式会退出（fail-fast）。

4、配置文件管理

虽然 JEP 514 简化了临时文件管理，但有时候还是需要手动指定配置文件，特别是想复用配置文件的时候。

手动指定配置文件
如果想手动指定配置文件，可以用 -XX:AOTConfiguration 选项：

# 手动指定配置文件java -XX:AOTCacheOutput=app.aot -XX:AOTConfiguration=app.aotconfig -cp app.jar com.example.App

这样配置文件会保存到app.aotconfig，可以后续复用。

使用配置文件创建缓存
如果已经有了配置文件，可以用 create 模式创建缓存：

# 使用已有配置文件创建缓存java -XX:AOTMode=create -XX:AOTConfiguration=app.aotconfig -XX:AOTCacheOutput=app.aot

这在需要多次创建缓存的时候很有用，不用每次都运行应用。

5、应用场景

（1）场景一：微服务应用

微服务应用启动频繁，启动性能直接影响用户体验。用 AOT 可以显著提升启动速度。

# 训练阶段：创建 AOT 缓存java -XX:AOTCacheOutput=service.aot -jar service.jar# 生产阶段：使用 AOT 缓存运行java -XX:AOTCache=service.aot -jar service.jar

（2）场景二：无服务器函数

无服务器函数每次调用都可能启动新的实例，启动性能特别重要。用 AOT 可以缩短冷启动时间。

# 训练阶段：创建 AOT 缓存java -XX:AOTCacheOutput=function.aot -cp function.jar com.example.Function# 生产阶段：使用 AOT 缓存运行java -XX:AOTCache=function.aot -cp function.jar com.example.Function

（3）场景三：命令行工具

命令行工具启动频繁，用 AOT 可以提升响应速度。

# 训练阶段：创建 AOT 缓存java -XX:AOTCacheOutput=tool.aot -cp tool.jar com.example.Tool --help# 生产阶段：使用 AOT 缓存运行java -XX:AOTCache=tool.aot -cp tool.jar com.example.Tool

6、高级选项

除了基本的选项，AOT 还有一些高级选项，可以更精细地控制行为。

（1）AOTClassLinking

-XX:+AOTClassLinking选项可以启用更高级的优化，比如提前解析invokedynamic指令，进一步提升启动和预热性能。

# 启用 AOTClassLinkingjava -XX:AOTCacheOutput=app.aot -XX:+AOTClassLinking -cp app.jar com.example.App

注意，用 AOTClassLinking 创建的缓存可能跟某些生产环境的命令行参数不兼容，用的时候要注意。

（2）环境变量配置

可以用JDK_AOT_VM_OPTIONS环境变量给第二个 JVM 进程传递额外的选项（在 record 模式下）：

# 设置环境变量，给第二个 JVM 进程传递选项exportJDK_AOT_VM_OPTIONS="-Xmx2g -XX:+UseG1GC"# 运行训练java -XX:AOTCacheOutput=app.aot -cp app.jar com.example.App

（3）文件路径占位符

可以用占位符在文件路径中包含进程 ID 或启动时间戳：

# 使用进程 ID 占位符java -XX:AOTConfiguration=foo%p.aotconfig -XX:AOTCacheOutput=foo%p.aot -cp app.jar com.example.App# 使用时间戳占位符java -XX:AOTConfiguration=foo%t.aotconfig -XX:AOTCacheOutput=foo%t.aot -cp app.jar com.example.App

（4）检查缓存兼容性

用-XX:AOTMode=on可以检查命令行选项是否兼容 AOT 缓存：

# 检查兼容性（fail-fast 模式）java -XX:AOTMode=on -XX:AOTCache=app.aot -cp app.jar com.example.App

如果缓存加载失败，JVM 会立即退出，这样可以快速发现问题。

（5）查看 AOT 日志

用-Xlog:aot可以查看 AOT 相关的日志：

# 查看 AOT 日志java -XX:AOTMode=auto -XX:AOTCache=app.aot -Xlog:aot -cp app.jar com.example.App

这样可以了解缓存是否被使用，以及使用的情况。

（6）自动模式调试

如果不想用 fail-fast 模式，可以用 auto 模式配合日志：

# 自动模式 + 日志，查看缓存使用情况java -XX:AOTMode=auto -XX:AOTCache=app.aot -Xlog:aot -cp app.jar com.example.App

这样即使缓存加载失败，应用也能继续运行，同时能看到日志信息。

7、拓展：AOT 方法性能分析（JEP 515）

JDK25使用AOT时，会自动自动收集性能分析数据。

自动分析if分支预测、方法调用频率、循环执行数据、类型信息数据等。