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Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版:引爆 Java 在 AI 时代的性能潜能

原创 Linux操作系统 作者:阿里云基础软件 时间:2025-11-28 19:27:49 0 删除 编辑
2025 年,Java 迎来了它的 30 岁生日。在这 30 年间,Java 一步步成为了企业级应用中最稳固的基石;而在如今这个 AI 的时代,Java 也开始承担越来越多 AI 相关的重型负载,例如基于 Elasticsearch 的 RAG 引擎、基于 Spark 的大规模数据分析与特征工程等。

然而,面对大规模、计算密集的 AI 应用场景,传统 JVM 往往显得力不从心:Java 层面的向量化能力仍有不足,难以高效实现复杂的并行计算;若转而依赖 native 代码进行向量化改造,则又不得不承受 JNI 带来的调用开销与开发复杂性。与此同时,JVM 在 GC、JIT 编译和运行时等核心模块虽提供了大量可调参数,具备高度的可定制潜力,但参数组合繁多、调优门槛高,使得性能优化成为一项耗时耗力的任务。这些困境凸显了传统 JVM 在 AI 时代所面临的关键矛盾——开发效率与系统性能难以兼得。如何在保持 Java 高生产力优势的同时,突破性能瓶颈,已成为 JVM 技术演进的重要课题。

为了应对这些挑战,JVM 自身也必须进化。随着大语言模型(LLM)等新一代 AI 技术的崛起,AIOps(智能运维)正成为企业 IT 运维的未来。然而,传统 JVM 对 AI 和运维系统来说仍是一个黑盒,其内部状态难以观测,复杂的参数更让自动化调优无从谈起。企业亟需一个更懂 AI、更适应 AIOps 的智能 JVM,它应当具备更强的原生计算加速能力、更深度的运行时洞察力和更高程度的自适应优化能力。只有这样,JVM 才能与 AIOps 平台深度融合,实现智能容量评估、异常根因诊断、性能瓶颈自愈等过去难以想象的运维能力,最终帮助企业在 AI 时代实现开发效率与系统性能的统一。

洞悉于此, 阿里云重磅推出 Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版 , 基于Dragonwell 21 Extended Edition 开发 。作为 OpenJDK 的生产级下游发行版,Dragonwell 21 集成了丰富的优化,综合性能领先 OpenJDK 21 一个身 位。在此 基础上,AI 增强版专为 AI 应用深度优化,致力于解决上述问题,帮助企业客户最大化 Java 应用在 AI 场景下的投资回报率。


三大利器,助力 AI 业务全面提速


Native 加速:为核心 AI 组件注入原生执行效率

传统 JVM 中,频繁执行的 Java 方法会被 JIT 编译成高度优化的机器码,以提升程序性能。但是,JVM 的 JIT 编译器对 CPU 的最新特性 (如 AVX-512、AMX 等) 缺乏支持,因此在许多计算密集的 AI 场景下无法生成足够高效的代码。另一个致命的问题是 JIT 编译器无法利用 GPU 资源,这在 AI 时代尤为关键。

Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版提供了  Native 加速 功能,它可将常见 AI 负载中的热点方法,替换为预编译的、极 致优化的本地代码实现。这就相当于给 Java 应用的“发动机”换上了 F1 赛车的核心部件,让 JVM 得以在关键链路上发挥出 CPU/GPU 资源的最大潜力。

在当前的大模型浪潮中, 检索增强生成(RAG) 已成为企业构建智能问答、知识库等应用的核心技术。这类应用通常依赖 Elasticsearch 等向量数据库进行高效检索,其性能直接决定了用户体验。Native 加速功能针对性优化了向量检索中的核心计算环节,能够大幅降低检索延迟,提升 RAG 系统的响应速度。在 GIST 数据集上的测试表明, Elasticsearch 的  max_inner_product  和 BBQ  向量检索端到端性能分别提升了 29.2% 和 18.5% ,如下图所示。

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同样,在 海量数据处理 领域 ,企业需要利用 Spark 等分布式计算框架进行复杂的数据清洗、特征工程和模型训练。这些任务涉及密集的计算和数据交换,每一分性能提升都意味着成本的节约和效率的飞跃。Native 加速功能为 Spark 的核心实现提供了原生代码级别的优化,让 Java 应用也能享受到极 致的执行效率,从而加速整个数据处理流程。开启加速后,在 TPC-DS 基准评测中, Spark 4.0  总体性能提升 5.2% ,部分关键查询的性能提升甚至 超过了 60% ,如下图所示。

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热代码重排:让 Code Cache 拥有智能


J VM 在运行时,会将 Java 方法 JIT 编译后的代码存放在 Code Cache (代码缓存) 中。然而,传统 JVM 只是简单地将编译后的代码按时间顺序紧密放置,因此,热点方法的代码在缓存中很可能是分散的。CPU 在执行代码时,会在 JVM 代码缓存的不同位置反复跳跃,导致 CPU I-Cache (指令缓存) 的局部性变差,从而影响性能。

为解决这一问题,Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版引入了 热代码重排 ,它的工作模式分为两个阶段:

1.  分析阶段(Training Run) :在试运行或灰度环境中,收集 Java 应用中热点方法的执行情况,并通过算法智能分析方法之间的关联。

2.  优化阶段(Production Run) :正式部署时,JIT 编译器利用分析阶段的热点信息,将关联性高的方法编译到物理上连续的内存区域,大幅提升 I-Cache 和 I-TLB 的命中率。

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传统 JVM 执行大型负载时,CPU 会花费大量时间等待代码和数据。而热代码重排能极大减少 CPU 的“空转”,让算力真正用在刀刃上。如上图所示,启用热代码重排后,JVM 即可自动整理 Code Cache 内存,实现更好的性能表现,尤其是在 Code Cache 使用量较大、业务代码复杂但热点集中的场景下,热代码重排的优化效果更为显著。

在阿里巴巴某大型电商应用测试中,开启热代码重排特性后,在灰度环境中进行 Training Run 采集热点信息,并在正式生产环境中启用 Production Run 实现热代码的集中排布,最终实现   CPU 利用率下降 6.1%、请求 RT(响应时间)下降 8.9%  的优化效果 ,在降低服务成本的同时提升了用户体验,如下图所示。

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JTune:您的专属 JVM 参数调优大师

JVM 参数调优一直都是让人头疼的问题,尤其是 GC 相关的参数。对于一个 Java 应用,往往需要结合应用多次运行的状态,耗费数位精通 JVM 的资深工程师的精力,才能找出一套相对合适的 JVM 参数——这对很多中小型企业而言,几乎是不可能完成的任务。

Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版包含了一个重磅工具: JTune 。区别于传统的固定规则调优,JTune 内置机器学习模型,可以自动探索 JVM 庞大的参数组合空间,通过“采样-调整-验证”的闭环反馈,为您的特定应用和硬件环境寻找最优的参数配置。

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从此,JVM 调优这门“玄学”彻底变成了科学,您不再需要 JVM 专家花费数周进行手动调优,只需执行几行命令,JTune 就能自动完成这项工作。这样不仅省时省力,还往往能找到超越人类专家经验的更优解。

JTune 目前支持智能调整 G1 GC 的  G1NewSizePercent  和  G1MaxNewSizePercent  两项参数,通过控制年轻代比例,在尽可能保持 RT 的情况下,提升吞吐量。除此之外,JTune 还支持根据 GC 行为智能推荐 Java 堆大小,即  -Xmx  参数的值——这一举解决了困扰很多 Java 运维的难题。有了 JTune,您的业务既能运行如飞,也完全不会浪费内存,从而实现了硬件资源的最大化。

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在行业权威的 SPECjbb 2015 基准评测中,JTune 展现了其强大实力。如上图所示,启用 AI 调优后,JTune 自动为 JVM 推荐了  G1NewSizePercent=21  和  G1MaxNewSizePercent=51  的最佳组合。最终, 关键业务吞吐量(critical-jOPS)提升了 5.0%,最大吞吐量(max-jOPS)提升了 2.3% 。这意味着您的应用能够以更低的延迟处理更多的业务请求,直接转化为更高的系统容量和更好的用户体验。

快速上手,生态兼容


适用场景

Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版适用于以下场景:

  • AI 向量检索与 RAG 场景 :对于构建企业级智能知识库、文档助手、智能问答等 RAG 应用的客户,AI 增强版可组合多种技术,全面提升底层 Elasticsearch 等组件的运行效率。在显著降低检索延迟的同时,提升系统在高并发下的稳定性,确保流畅的用户体验。

  • 大数据分析与特征工程 :对于需要处理海量数据、进行复杂特征工程和数据分析的客户,AI 增强版可系统性优化 Spark 等大数据框架的性能瓶颈,帮助您在不改变业务代码的前提下,有效缩短数据处理周期、降低硬件资源消耗。

  • 智驾等大型复杂系统 :对于代码库庞大、运行时热点分散的智能驾驶、高清地图等核心系统,AI 增强版能有效优化 Code Cache 效率,降低系统 CPU 开销与响应时间,提升系统整体稳定性。

  • 追求极 致运维效率的场景 :对于希望降低 JVM 调优成本、提升运维自动化水平的企业,AI 增强版能与 AIOps 体系结合,将 JVM 从一个需要被动调优的黑盒,转变为一个能够主动自省并与外部系统智能交互的运行时,为实现更深层次的自动化性能优化和容量管理提供坚实基础。

使用指南

Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版将使用 RPM 包的形式发布,在 Alibaba Cloud Linux 中,您可使用  yum insta l l   命令轻松完成安装操作。

安装后,在 Java 的启动命令行中添加 AI 增强相关的参数,即可开启对应的 AI 增强功能。例如,您希望使用 AI 增强加速 Elasticsearch 8.17,则可添加如下命令行参数:



java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseAIExtension \


     -XX:AIExtensionUnit=es_8 .17  ...

-XX:AIExtensionUnit=  参数可添加多个,以同时开启多个 AI 增强功能。例如,您可以在此基础上继续启用 Spark 4.0 的加速:



java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseAIExtension \


     -XX:AIExtensionUnit=es_8 .17  -XX:AIExtensionUnit=spark_4 .0  ...

目前,Dragonwell 21 AI 增强版支持的增强功能如下:

  • es_8.17  :使用 AI 增强加速 Elasticsearch 8.17.x。

  • spark_4.0  :使用 AI 增强加速 Spark 4.0。

  • hotcode_1.0  :开启热代码重排,优化 Code Cache 性能。

JTune 功能为独立的命令行工具,支持在线和离线采集 Java 应用的性能数据并智能分析。因为机器学习算法会占用部分 CPU 资源,我们推荐使用离线方式:

1.通过设置 Java 应用启动参数开启 JFR,或在应用执行过程中使用  jcmd  命令采样。

2.获得 JFR 文件后,执行  jtune output.jfr --feature=G1GC  命令,耐心等待几分钟,即可得到推荐的 GC 参数。

上述 AI 增强功能的详细使用文档、注意事项等,将在 Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版正式发布后公开,敬请关注。

兼容性与支持

Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版基于 Dragonwell 21 Extended Edition 开发。Dragonwell 21 Extended Edition 为 OpenJDK 2 1 下游, 您可直接使用 AI 增强版运行现有的 JDK 21 应用,无需进行任何代码适配或迁移。

Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版提供长期支持 (LTS) ,维护周期和 OpenJDK 保持同步: 我们将在 每个季度发布更新版本,并保证至少更新至 2029 年 11 月 。在此期间阿里云将持续为 Dragonwell 21 提供性能优化和安全性维护服务,您可放心使用。

立足 AI,展望未来

Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版通过三大技术利器,为企业客户在 AI 时代提供了 极 致性能与极 致易用的完美结合 :Native 加速、热代码重排与 JTune 智能调优,分别从原生算力、执行效率和运行时配置三个层面协同发力,将复杂的性能优化过程化繁为简。您无需深入 JVM 底层,也能轻松驾驭 AI 负载,获得开箱即用的性能跃升。

这些优化能力,均源自阿里巴巴内部海量业务场景的长期技术沉淀与验证。我们将这些经过严苛生产环境考验的技术成果,转化为标准、易用的产品功能对外输出,希望能帮助更多企业客户从容应对 AI 时代的挑战。这仅仅是一个开始,未来,我们计划将 Native 加速扩展至更多主流的 AI 计算框架与核心组件、进一步简化 Code Cache 布局优化的使用流程、引入更先进的 AI 算法来驱动参数自适应调优、输出更多内部优化,持续提升产品的智能化水平与性能表现。

未来,AI 增强版 JVM 将是 AIOps 体系中不可或缺的一环。我们设想的下一代 Java 运行时,将不再是一个被动执行代码的虚拟机,而是一个具备自主感知、决策和优化能力的智能体。 Native 加速 将不断扩展,覆盖更多主流 AI 框架,为上层应用提供源源不断的算力; 热代码重排 与  JTune  等技术将深度融合,让 JVM 具备更强的自适应能力,根据实时业务负载自动调整运行时状态,实现“无人驾驶”式的性能优化。最终,一个高度智能化的 JVM 由此诞生:它将能够主动向 AIOps 平台暴露更丰富的运行时信息,协同实现更精准的异常检测、故障定位和容量预测,让 Java 技术栈在 AI 时代持续保有强大的生命力。

Alibaba Dragonwell 21 AI 增强版的首 个版本, 很快将以“尝鲜版”的形式与大家见面 ,并在此后随 Dragonwell 正式版同步发布。我们诚邀广大 Java 与 AI 领域的开发者和企业客户下载试用,亲身体验新一代 JVM 为 AI 应用带来的澎湃动力。最后,欢迎 钉钉搜索群号 35434688  加入 Dragonwell 客户支持群。期待您的宝贵反馈,让我们共同推动 Java 在 AI 时代持续进化、再创辉煌!



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