{"id":593,"date":"2025-03-16T15:49:29","date_gmt":"2025-03-16T14:49:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.javaeinfacherkl\u00e4rt.de\/?p=593"},"modified":"2025-04-11T16:01:49","modified_gmt":"2025-04-11T15:01:49","slug":"class-data-sharing-in-java","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.xn--javaeinfacherklrt-4qb.de\/?p=593","title":{"rendered":"Class Data Sharing in Java"},"content":{"rendered":"\n

Die Java Virtual Machine (JVM) ist bekannt f\u00fcr ihre Plattformunabh\u00e4ngigkeit, Sicherheit und Performance. Letzteres wird durch kontinuierliche Optimierungen erreicht \u2013 eines dieser Features ist Class Data Sharing (CDS)<\/strong>. Mit CDS lassen sich sowohl Startzeit als auch Speicherverbrauch von Java-Anwendungen verbessern. In diesem Artikel werfen wir einen detaillierten Blick auf CDS, seine Funktionsweise, Vorteile und Einsatzm\u00f6glichkeiten.<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Was ist Class Data Sharing (CDS)?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Class Data Sharing<\/strong> ist ein Feature der HotSpot JVM, das seit Java 5<\/strong> verf\u00fcgbar ist und seither stetig weiterentwickelt wurde. CDS erm\u00f6glicht das Vorabladen und Teilen von Klassendaten<\/strong> zwischen mehreren JVM-Instanzen, indem sie in einem gemeinsamen, vorkompilierten Archiv (Shared Archive File)<\/strong> gespeichert werden.<\/p>\n\n\n\n

Die Hauptidee besteht darin, dass viele Java-Anwendungen denselben Satz an Kernklassen laden, insbesondere solche aus dem Java-Standard-Bibliothekspaket (java.*<\/code>, javax.*<\/code>). Durch das gemeinsame Nutzen dieser Klassendaten \u00fcber mehrere JVM-Prozesse hinweg, lassen sich sowohl Startzeiten verk\u00fcrzen<\/strong> als auch der Speicherverbrauch reduzieren<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Wie funktioniert CDS technisch?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

CDS funktioniert in mehreren Schritten:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Dumping Phase (Archiv-Erstellung):<\/strong>
    In dieser Phase erstellt die JVM ein Archiv, das eine vordefinierte Menge von Klassendaten enth\u00e4lt. Dies erfolgt typischerweise \u00fcber den Befehl: java -Xshare:dump<\/code> Dabei wird ein Shared Archive File (z.\u202fB. classes.jsa<\/code>) erzeugt, das Klassendaten aus der Bootstrap Class Loader-Hierarchie enth\u00e4lt.<\/li>\n\n\n\n
  2. Loading Phase (Archiv-Nutzung):<\/strong>
    Beim Starten weiterer JVM-Prozesse k\u00f6nnen diese auf das bestehende Archiv zugreifen, z.\u202fB. durch: java -Xshare:on -cp myapp.jar com.example.Main<\/code> Die JVM l\u00e4dt nun die Klassendaten aus dem Archiv anstatt sie zur Laufzeit neu zu laden und zu initialisieren.<\/li>\n\n\n\n
  3. Verwendung eigener Archive (ab Java 10+):<\/strong>
    Entwickler k\u00f6nnen eigene benutzerdefinierte CDS-Archive<\/strong> erzeugen, die neben den Standardklassen auch Anwendungsklassen enthalten. Dies geschieht in zwei Schritten:\n
      \n
    • Erzeugung einer Klassenliste: java -Xshare:off -XX:DumpLoadedClassList=classes.lst -cp myapp.jar com.example.Main<\/code><\/li>\n\n\n\n
    • Erzeugen des Archivs: java -Xshare:dump -XX:SharedClassListFile=classes.lst -XX:SharedArchiveFile=myapp-cds.jsa -cp myapp.jar<\/code><\/li>\n\n\n\n
    • Nutzung: java -Xshare:on -XX:SharedArchiveFile=myapp-cds.jsa -cp myapp.jar com.example.Main<\/code><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n
      \n\n\n\n

      Vorteile von Class Data Sharing<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

      CDS bietet mehrere Vorteile, die in bestimmten Szenarien sehr wertvoll sein k\u00f6nnen:<\/p>\n\n\n\n

      1. Schnellere Startzeit<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

      Ein erheblicher Teil der Startzeit von Java-Anwendungen wird durch das Parsen, Verifizieren und Initialisieren von Klassendaten verursacht. Da CDS diese Schritte im Voraus erledigt, reduziert sich die Startzeit signifikant.<\/p>\n\n\n\n

      2. Geringerer Speicherverbrauch<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

      Da mehrere JVM-Prozesse dasselbe Archiv nutzen, werden redundante Kopien von Klassendaten im Speicher vermieden. Dies spart physischen RAM, insbesondere bei gro\u00dfen Servern oder Container-Umgebungen.<\/p>\n\n\n\n

      3. Geringere CPU-Auslastung<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

      Die JVM muss weniger Arbeit leisten, da bereits vorbereitete Datenstrukturen verwendet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

      4. Verbesserte Container-Performance<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

      In Umgebungen wie Docker, wo viele Container dieselbe Java-Anwendung oder Bibliothek nutzen, kann CDS die Systemressourcen effizienter nutzen.<\/p>\n\n\n\n

      \n\n\n\n

      AppCDS: Anwendungsspezifische Class Data Sharing (ab Java 10)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

      Seit Java 10 wurde das Feature zu AppCDS<\/strong> erweitert, sodass auch Anwendungsklassen in CDS-Archive aufgenommen werden k\u00f6nnen<\/strong>. AppCDS ist besonders in Microservice-Architekturen n\u00fctzlich, in denen viele Instanzen derselben Anwendung gleichzeitig laufen.<\/p>\n\n\n\n

      Java 12 erleichterte die Nutzung von AppCDS, indem es erlaubte, das Archiv direkt zur Laufzeit zu erzeugen, ohne separate Schritte zur Erstellung der Klassenliste.<\/p>\n\n\n\n

      \n\n\n\n

      CDS und JDK-Versionen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

      Die M\u00f6glichkeiten und der Komfort der Nutzung von CDS haben sich mit den Java-Versionen verbessert:<\/p>\n\n\n\n

      Java-Version<\/th>CDS-Unterst\u00fctzung<\/th>AppCDS<\/th>Dynamisches Archivieren<\/th><\/tr><\/thead>
      Java 5<\/td>Nur Bootstrap-Klassen<\/td>Nein<\/td>Nein<\/td><\/tr>
      Java 8<\/td>Erweiterung mit AppCDS (kommerziell)<\/td>Teilweise<\/td>Nein<\/td><\/tr>
      Java 10<\/td>AppCDS Open Source<\/td>Ja<\/td>Nein<\/td><\/tr>
      Java 12+<\/td>Verbesserte Usability<\/td>Ja<\/td>Ja<\/td><\/tr>
      Java 13+<\/td>Dynamisches Dumpen zur Laufzeit<\/td>Ja<\/td>Ja<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
      \n\n\n\n

      Einschr\u00e4nkungen von CDS<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

      Trotz der Vorteile hat CDS einige Einschr\u00e4nkungen:<\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Es unterst\u00fctzt nur nicht-modifizierte Klassendateien<\/strong>. Klassen, die zur Laufzeit ver\u00e4ndert oder generiert werden (z.\u202fB. durch Bytecode-Instrumentierung), sind nicht teilbar.<\/li>\n\n\n\n
      • Die Erzeugung und Verwaltung eigener Archive kann zus\u00e4tzliche Komplexit\u00e4t<\/strong> verursachen.<\/li>\n\n\n\n
      • Es funktioniert nicht mit allen JVM-Implementierungen<\/strong>, sondern prim\u00e4r mit HotSpot<\/strong>.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
        \n\n\n\n

        Fazit<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

        Class Data Sharing<\/strong> ist ein leistungsstarkes Feature, das gerade bei wiederverwendbaren Umgebungen wie Containern, Microservices oder Cloud-Deployments Vorteile bringt. Mit der Erweiterung durch AppCDS<\/strong> und der verbesserten Integration in neueren Java-Versionen lohnt es sich, CDS in Build- und Deployment-Prozesse zu integrieren.<\/p>\n\n\n\n

        Wer auf Performanz und Effizienz im Java-Umfeld setzt, sollte CDS definitiv in Betracht ziehen \u2013 insbesondere bei der Entwicklung gro\u00dfer oder mehrfach parallel laufender Anwendungen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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