superJ — 读起来像 Java，跑起来像 C

核心主张

保留让 Java 用起来舒服的部分，丢掉妨碍原生性能的部分。

SuperJ 编译为 LLVM IR 再生成机器码。没有字节码，没有类加载，没有追踪式回收器，也没有线程 — 整个程序在编译期就完全确定，所以行为可预测到每一次分配。

内存

Arena，不是 GC

一个全局 arena 给整个程序用，再加上词法 arena {} 块 — 退出时一次 O(1) 释放，没有 stop-the-world 停顿。

后端

通过 LLVM 生成原生代码

直接生成优化后的机器码。没有 VM，没有 JIT 预热，没有要打包的运行时。

模型

单线程

线程、锁、管程和内存模型都消失了 — 从结构上就是确定性的。

自举

自托管

SuperJ 编译器用 SuperJ 编写 — 工具链端到端自举。我们用自己的语言打造自己的工具链。

招牌特性

确定性的内存 — 编译器还能证明它是安全的

在 arena 块里分配短生命周期对象；块退出时整个 arena 一次性释放。如果一个引用的生命周期会超出它所在的 arena，那就是一个编译错误，而不是潜伏的 use-after-free。

arena.sj

Node createNode(int v) {
  return new Node(v);   // 全局 arena — 可以返回
}

void process() {
  arena temp {
    Buffer buf = new Buffer(1024);  // 在 temp 中
    Node n = createNode(5);       // 在全局 arena
    // outer = buf;  ← 被拒绝：逃逸出它的 arena
  }              // temp 释放：buf 被回收，n 仍然有效
}

词法的，不是动态的。 一个 new 属于它书写所在的那个 arena — 被调用的方法仍然使用全局 arena，除非它们自己开了 arena。

arena temp { … } 分配中…

temp

Buffer 1 KB

byte[] payload

Frame ×3

✓ 整个 arena 一次 O(1) 释放 — 无扫描，无停顿

↳ n（全局 arena）在块退出后仍然存活。

系统能力

Java 触不到的底层控制力

在 arena 模型之外，SuperJ 还提供了那些你原本得退回 C 才能写出来的原语 — 同时类型系统依然在背后替你把关。

内存

Arena 与栈作用域

arena {} 实现 O(1) 批量回收；local 实现栈作用域引用。

数值

宽整数

一等公民 i128、i256、i512 原语，为加密与大数运算而生。

布局

固定布局结构体

无头的值类型，有线格式上确定的布局 — 协议与 mmap 的理想选择。

数组

矩形数组

int[,] — 连续存储、按步长索引，和锯齿数组 int[][] 是不同的类型。

互操作

原生 C / Rust

native 方法直接调用 C ABI — 没有 JNI，没有编组层。

函数

方法引用

Class::method 指向一个单抽象方法接口 — 无捕获，没有闭包。

泛型

擦除泛型

类级与方法级，带边界参数，以及 ? extends / ? super 通配符。

数据并行

SIMD 向量

可移植的向量族（Byte64、Float8、…），lowering 为原生 SIMD IR。

安全

明确赋值

一个局部变量在赋值前被读取就是编译错误 — 不会意外读到垃圾值。

取舍

一份深思熟虑的账本

每一次移除都换来可预测性；每一项保留都是当初让 Java 高效的部分。

✗ 从 Java 移除

// 线程、synchronized、volatile
// 追踪式垃圾回收器
// 反射与类加载
// lambda 与闭包
// 自动装箱 / 拆箱
// 非静态内部类
// 受检异常、模块、finalize()

✓ 从 Java 保留

// 类、接口、继承
// 带擦除与通配符的泛型
// 枚举与匿名类
// 异常（全部为非受检）
// 可变参数与方法引用
// 熟悉的控制流与语法
// String / string，统一的不可变类型

证明

原生速度，平坦的尾部

一个跑在内置 HTTP 协议栈上的 Web 服务器，编译成单一原生二进制，在回环节点上加压测试 — 服务器钉在一个核上，压力发生器钉在另一个核上。它的响应速度比 wrk 发请求的速度还快。

515K

请求 / 秒 — wrk 上限约 423K，瓶颈在它身上

~1.1×

p99 在 p50 的 ~1.1× 以内 — 尾部平坦

GC 停顿 — arena 内存，无需扫描

测量环境：Ryzen 9 9950X3D，服务器与客户端各占一核（服务器在 CPU 4，客户端在 CPU 3）：SuperJ 自己的流水线客户端能达到 ~515K req/s，而 wrk 顶到 ~423K — 瓶颈是压力发生器，不是服务器。在持续压力下服务器的尾部保持平坦 — p50 156µs、p99 167µs — 因为没有回收器会停顿。查看完整基准测试 →