删掉 40 行代码,性能飙 400 倍?OpenJDK 这次把“慢如 /proc”按在地上摩擦!

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有些人刷短视频解压，有些人刷八卦上头，而有的人（懂的都懂）会定期翻 OpenJDK 的 commit log——属于那种“看别人修 bug 也能获得快乐”的硬核爱好。最近就有这么一个提交，能让人滑着滑着突然停住：一个几十行的小修，直接把 30x–400x 的性能差距抹平了。

提交信息长这样（链接转纯文本）： https://github.com/openjdk/jdk/commit/858d2e434dd

关键点一句话：Linux 下 ThreadMXBean.getCurrentThreadUserTime() 以前走 /proc 读文件+解析，现在改成 clock_gettime() 一把梭。听着朴实无华，但效果非常“离谱地好”。

这锅到底有多大

同门两兄弟，一个像跑车，一个像拖拉机

先认识两位主角：

• ThreadMXBean.getCurrentThreadCpuTime()：拿“当前线程总 CPU 时间”（user + system）
• ThreadMXBean.getCurrentThreadUserTime()：只拿“当前线程 user 时间”

你可能会以为：两者应该差不多吧？都是“线程 CPU 时间”嘛。 结果历史实现告诉你：想多了。

原始 bug 报告直接给出差距： https://bugs.openjdk.org/browse/JDK-8210452

里面量化得很狠：

❝

getCurrentThreadUserTime 比 getCurrentThreadCpuTime 慢 30x–400x

并发一上来，差距还会被放大，属于“越忙越慢，越慢越崩”。

旧实现

为了拿个 user time，JVM 竟然去读 /proc

旧版 Linux 实现藏在 os_linux.cpp 里，本质流程是：

1. 拼路径 /proc/self/task/<tid>/stat
2. open() 打开文件
3. read() 读进 buffer
4. 处理一个“恶意格式”：线程名里可能有括号，所以要找最后一个 )
5. sscanf() 抽第 13/14 个字段（user/sys tick）
6. tick 换算成纳秒

那段被删掉的代码大概长这样

static jlong user_thread_cpu_time(Thread *thread) {
  pid_t  tid = thread->osthread()->thread_id();
  char *s;
  char stat[2048];
  size_t statlen;
  char proc_name[64];
  int count;
  long sys_time, user_time;
  char cdummy;
  int idummy;
  long ldummy;
  FILE *fp;


  os::snprintf_checked(proc_name, 64, "/proc/self/task/%d/stat", tid);
  fp = os::fopen(proc_name, "r");
if (fp == nullptr) return -1;
  statlen = fread(stat, 1, 2047, fp);
stat[statlen] = '0';
  fclose(fp);


  // Skip pid and the command string. Note that we could be dealing with
  // weird command names, e.g. user could decide to rename java launcher
  // to "java 1.4.2 :)", then the stat file would look like
  //                1234 (java 1.4.2 :)) R ... ...
  // We don't really need to know the command string, just find the last
  // occurrence of ")" and then start parsing from there. See bug 4726580.
  s = strrchr(stat, ')');
  if (s == nullptr) return -1;


  // Skip blank chars
  do { s++; } while (s && isspace((unsigned char) *s));


  count = sscanf(s,"%c %d %d %d %d %d %lu %lu %lu %lu %lu %lu %lu",
                 &cdummy, &idummy, &idummy, &idummy, &idummy, &idummy,
                 &ldummy, &ldummy, &ldummy, &ldummy, &ldummy,
                 &user_time, &sys_time);
  if (count != 13) return -1;


  return (jlong)user_time * (1000000000 / os::Posix::clock_tics_per_second());
}

看到这里你大概已经开始皱眉：为了拿一个时间，居然要走文件系统、内核拼字符串、用户态 sscanf 解析……这不是性能敏感路径里最忌讳的“豪华套餐”吗？

对比：CPU time 那位“亲兄弟”一直就很优雅

同样是拿时间，getCurrentThreadCpuTime() 从古至今都干净得像刚洗完的盘子：

jlong os::current_thread_cpu_time() {
return os::Linux::thread_cpu_time(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID);
}


jlong os::Linux::thread_cpu_time(clockid_t clockid) {
  struct timespec tp;
  clock_gettime(clockid, &tp);
return (jlong)(tp.tv_sec * NANOSECS_PER_SEC + tp.tv_nsec);
}

一句 clock_gettime()，没有文件 IO、没有解析、没有一堆 syscalls 组合拳。

为什么差这么多：一次 syscall vs 一串 syscall + VFS + 字符串 + 解析

旧 /proc 路径大概干了这些活：

• open() syscall
• VFS 分发 + dentry 查找
• procfs 动态生成内容
• 内核把数字格式化成字符串
• read() syscall，把内容拷回用户态
• 用户态 sscanf() 解析
• close() syscall（还可能牵扯锁、futex 等）

而 clock_gettime(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID) 路径基本是：

• 单次 syscall → 直接走内核里一条更短的函数链，读调度实体里的时间信息

所以差距不在“要不要进内核”（两者都要），而在进内核之后做了多少额外工作。

那问题来了：当年为啥不用 clock_gettime 拿 user time？

答案很“标准化”：POSIX 规定 CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID 返回的是总 CPU 时间（user + system）。 “只要 user 时间”这件事，在 POSIX 意义上并没有一个通用开关。

但 Linux 有自己的“私房菜”：clockid_t 的位编码。这个编码在 Linux 内核里稳定很多年，但你在 man page 里不一定能看到它的完整说明——要想懂，得看内核源码那种“祖传注释”。

新实现

用 pthread_getcpuclockid 拿到 clockid，再把类型位翻成 VIRT（user-only）

Linux 从 2.6.12（2005 年）开始，就在 clockid_t 里编码了“时钟类型/线程或进程”等信息。pthread_getcpuclockid() 会给你一个 POSIX 合规的 clockid（通常是 SCHED：user+system）。 接着只要把低位类型从 10 翻成 01（VIRT：user-only），再交给 clock_gettime()，就能得到 user time。

新代码核心如下：

static bool get_thread_clockid(Thread* thread, clockid_t* clockid, bool total) {
  constexpr clockid_t CLOCK_TYPE_MASK = 3;
  constexpr clockid_t CPUCLOCK_VIRT = 1;


  int rc = pthread_getcpuclockid(thread->osthread()->pthread_id(), clockid);
if (rc != 0) {
    // Thread may have terminated
    assert_status(rc == ESRCH, rc, "pthread_getcpuclockid failed");
returnfalse;
  }


if (!total) {
    // Flip to CPUCLOCK_VIRT for user-time-only
    *clockid = (*clockid & ~CLOCK_TYPE_MASK) | CPUCLOCK_VIRT;
  }


returntrue;
}

static jlong user_thread_cpu_time(Thread *thread) {
  clockid_t clockid;
  bool success = get_thread_clockid(thread, &clockid, false);
return success ? os::Linux::thread_cpu_time(clockid) : -1;
}

对比旧实现：

• 没有 /proc
• 没有 fread buffer
• 没有 sscanf
• syscalls 数量也从“一串”变成“基本一个”

简直是“删代码删出性能”。

真实性能：从 11 微秒降到 279 纳秒，直接 40 倍起飞

为了量化差距，修复里还顺手带了 JMH benchmark（这点很加分：没有基准的优化，容易变成自我感动）。

原 benchmark 示例：

@State(Scope.Benchmark)
@Warmup(iterations = 2, time = 5)
@Measurement(iterations = 5, time = 5)
@BenchmarkMode(Mode.SampleTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MICROSECONDS)
@Threads(16)
@Fork(value = 1)
public class ThreadMXBeanBench {
    static final ThreadMXBean mxThreadBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
    static long user; // To avoid dead-code elimination

    @Benchmark
    public void getCurrentThreadUserTime() throws Throwable {
        user = mxThreadBean.getCurrentThreadUserTime();
    }


    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        Options opt = new OptionsBuilder()
                .include(ThreadMXBeanBench.class.getSimpleName())
                .build();
        new Runner(opt).run();
    }
}

旧版本（/proc 路径）结果大意是：平均 ~11 微秒。 修复后结果：平均 ~0.279 微秒（也就是 279 纳秒）。 算下来差不多 40x 改善（在 30x–400x 区间内，符合历史报告范围）。

配套 profile 也很直观：旧版像“syscall 自助餐”，新版像“只吃一道菜”。

彩蛋：还能再榨出 13%？内核 fast-path：PID=0 时跳过 radix tree 查找

性能到了纳秒级还继续抠？这就很“工程师”。 在修复后的 profile 里还能看到一个小热点：内核里会做一次 radix tree lookup 去定位目标线程的 pid 结构。原因是：pthread_getcpuclockid() 返回的 clockid 编码了具体 TID，内核拿到后要去查。

但内核有个更快的分支：如果 clockid 里编码的 PID/TID 是 0，内核把它解释成“当前线程”，直接走 current task，跳过查找。

/*
 * Functions for validating access to tasks.
 */
static struct pid *pid_for_clock(const clockid_t clock, bool gettime)
{
[...]


  /*
  * If the encoded PID is 0, then the timer is targeted at current
  * or the process to which current belongs.
  */
if (upid == 0)
      // the fast path: current task lookup, cheap
return thread ? task_pid(current) : task_tgid(current);


  // the generalized path: radix tree lookup, more expensive
  pid = find_vpid(upid);
  [...]

于是有人提出一个“更野但更快”的想法：既然 OpenJDK 已经在改 clockid 的低位类型了，那干脆自己构造一个 PID=0 的 clockid 走 fast-path。

clockid 编码示意：

clockid (原理示意)：


// Linux Kernel internal bit encoding for dynamic CPU clocks:
// [31:3] : Bitwise NOT of the PID or TID (~0 for current thread)
// [2]    : 1 = Per-thread clock, 0 = Per-process clock
// [1:0]  : Clock type (0 = PROF, 1 = VIRT/User-only, 2 = SCHED)
static_assert(sizeof(clockid_t) == 4, "Linux clockid_t must be 32-bit");
constexpr clockid_t CLOCK_CURRENT_THREAD_USERTIME = static_cast<clockid_t>(~0u << 3 | 4 | 1);

然后把 getCurrentThreadUserTime() 直接改为用这个 CLOCK_CURRENT_THREAD_USERTIME 调 clock_gettime()。

结果呢？benchmark 从 81.7ns 降到 70.8ns，约 13% 提升。 绝对值不大，但属于“白给的快”。

当然，这也带来一个工程上的灵魂拷问：为了这点收益，值不值得在 JVM 里依赖更多 Linux 内核 ABI 细节？这类优化就很像把车轮胎气压从 2.3 调到 2.35：能快，但你得接受“更挑环境”的风险感。

三条硬核经验：写性能代码时，别只信标准，别只信直觉

这次修复能这么漂亮，背后有三条特别“值钱”的经验：

1）别只读 POSIX，要敢读内核源码标准告诉你“可移植的下限”，内核源码告诉你“可用的上限”。两者之间有时差着 400 倍。

2）别迷信老实现里的假设当年的 /proc 解析可能是合理折中，但假设会“固化”成代码，一固化就是十几年。隔段时间回头看，往往能捡到大便宜。

3）优化要带基准，要留证据这次提交很关键的一点：带了 JMH benchmark。否则这种改动很容易被质疑为“玄学改法”。

结尾：JDK 26 可能给你“免费加速包”

这个改动在 2025-12-03 落地，距离 JDK 26 冻结只差一天。文章里也给了时间点：JDK 26 预计 2026 年 3 月发布。 如果你的系统里确实用到了 ThreadMXBean.getCurrentThreadUserTime()（比如 profiling、监控、诊断工具链），那这波升级基本等于：白捡一个数量级的延迟下降。

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