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如何实现Spring Boot基于GraalVM构建

cloudgamer 2022年10月04日 编程设计 1162 0

背景

容器化、函数式、低代码、云原生各种概念和技术层出不穷,无奈,与时俱进,跟进研究,发现 Quarkus 最近比较火爆,抽空研究了一下,这就引出了本文的猪脚: GraalVM ,口号是:Run Programs Faster Anywhere

简介

GraalVM Native Image是由Oracle Labs开发的一种AOT编译器,支持基于JVM的高级语言,如Java, Scala, Clojure, Kotlin。Native Image以Java bytecode作为输入,将所有应用所需的class依赖项及runtime库打包编译生成一个单独可执行文件。具有高效的startup及较小的运行时内存开销的优势。

与传统的Java虚拟机不同,Native Image是封闭式的静态分析和编译,不支持class的动态加载,程序运行所需要的多有依赖项均在静态分析阶段完成。此外GraalVM Native Image运行在一个名为SubstrateVM的轻量级的虚拟机之上。虽说是轻量级虚拟机,SubstrateVM却拥有运行Java程序所必需的所有组件,包括deoptimizer、gc及thread scheduling等。 目前GraalVM Native Image并没有完全支持多有的Java动态特性,如不支持class动态加载。 感兴趣的童鞋可以点击去看看,这里就不过多介绍了。

本文不涉及 GraalVM 的安装和部署,只实践 SpringBoot 基于 GraalVM 的构建

SpringBoot 从 2.3 开始,已经支持 GraalVM 打包。

目标

  • 构建一个基本的 SpringBoot 项目

  • 分别使用普通 jar 和 Native-image 方式打包,对比资源占用情况。

搭建基础项目

用你熟悉的工具搭建一个基本的 SpringBoot 项目

猫咪DTO:

@Data 
@Accessors(chain = true) 
public class CatDTO implements Serializable { 
    private String id; 
    private String name; 
    private Integer age; 
}

实现基本增删改查 API(模拟)

@RestController 
@Slf4j 
@RequestMapping("/cats") 
public class CatController { 
 
 
    @PostMapping 
    public CatDTO save(@RequestBody @Validated CatDTO param) { 
        return param; 
    } 
 
    @DeleteMapping("/{id}") 
    public ResponseEntity<String> delete(@PathVariable String id) { 
        return ResponseEntity.ok("Success" + id); 
    } 
 
    @PutMapping 
    public CatDTO update(@RequestBody @Validated CatDTO param) { 
        return param; 
    } 
 
    @GetMapping 
    public ResponseEntity<String> list(CatDTO param, Pageable page) { 
        return ResponseEntity.ok("列表查看"); 
    } 
 
    @GetMapping("/{id}") 
    public CatDTO getById(@PathVariable String id) { 
        return new CatDTO(); 
    } 
 
}

其他代码省略,感兴趣的童鞋请参考 : 示例代码

打包运行

打包

$ ./mvnw package

运行

$ cd target 
$ java -jar graalvm-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

留意一下启动时间,我本机的是:

。。。。。。。 
Started GraalvmDemoApplication in 1.774 seconds (JVM running for 2.212)

可以看到,启动用了将近 2 秒钟。 如果引入数据库、MQ等,肯定还会更多。

再看看内存使用情况:

命令: 
 
$ ps aux | grep graalvm-demo | awk '{print $1 "\t" $2 "\t" $3 "\t" $4 "\t" $5 "\t" $6/1024"MB" "\t" $11$12$13$14$15$16$17$18 }' 
 
结果: 
51460	0.0	2.9	10508892	473.863MB	/usr/bin/java-jargraalvm-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

473.863MB ,就这么简单个功能的应用,将近 500MB 内存没了。这个资源占用,不小! 相比之下,PHP、C#、甚至 Nodejs 实现同样功能,哪个都没 Java 吃的多~~妥妥的干饭专家....

使用 GraalVM 打包

GraalVM的安装,请参考官方文档,本文不做介绍。

安装完毕后,记得安装 native-image 本地映像打包插件。安装命令:

gu install native-image

本例中具体环境如下:

// GraalVM 版本 
$ java -version 
openjdk version "1.8.0_282" 
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_282-b07) 
OpenJDK 64-Bit Server VM GraalVM CE 20.3.1 (build 25.282-b07-jvmci-20.3-b09, mixed mode)

调整示例项目

为了使用 GraalVM 打包,SpringBoot 项目需要进行一些调整

修改启动类
//@SpringBootApplication 
//这里proxyBeanMethods方法代理关闭 
@SpringBootApplication(proxyBeanMethods = false) 
public class GraalvmDemoApplication { 
 
    public static void main(String[] args) { 
        SpringApplication.run(GraalvmDemoApplication.class, args); 
    } 
 
}
修改 pom.xml

SringBoot 提供了 GraalVM Native 打包的 Maven 插件,可通过如下方式引入:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> 
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion> 
    <parent> 
        <groupId>org.springframework.boot</groupId> 
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> 
        <version>2.4.2</version> 
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository --> 
    </parent> 
    <groupId>com.luter</groupId> 
    <artifactId>graalvm-demo</artifactId> 
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version> 
    <name>graalvm-demo</name> 
    <description>Demo project for Spring Boot</description> 
    <properties> 
        <java.version>1.8</java.version> 
    </properties> 
    <dependencies> 
        <dependency> 
            <groupId>org.springframework.boot</groupId> 
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> 
        </dependency> 
        <dependency> 
            <groupId>org.projectlombok</groupId> 
            <artifactId>lombok</artifactId> 
            <optional>true</optional> 
        </dependency> 
        <dependency> 
            <groupId>org.springframework.boot</groupId> 
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId> 
            <scope>test</scope> 
        </dependency> 
        <!--        graalvm 打包 插件--> 
        <dependency> 
            <groupId>org.springframework</groupId> 
            <artifactId>spring-context-indexer</artifactId> 
            <optional>true</optional> 
        </dependency> 
        <dependency> 
            <groupId>org.springframework.experimental</groupId> 
            <artifactId>spring-graalvm-native</artifactId> 
            <version>0.8.3</version> 
        </dependency> 
    </dependencies> 
    <!--    graalvm 插件不在中央库,所以还需要指定 repository--> 
    <repositories> 
        <repository> 
            <id>spring-milestones</id> 
            <name>Spring Milestones</name> 
            <url>https://repo.spring.io/milestone</url> 
        </repository> 
    </repositories> 
    <pluginRepositories> 
        <pluginRepository> 
            <id>spring-milestones</id> 
            <name>Spring Milestones</name> 
            <url>https://repo.spring.io/milestone</url> 
        </pluginRepository> 
    </pluginRepositories> 
    <build> 
        <plugins> 
            <plugin> 
                <groupId>org.springframework.boot</groupId> 
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId> 
                <configuration> 
                    <excludes> 
                        <exclude> 
                            <groupId>org.projectlombok</groupId> 
                            <artifactId>lombok</artifactId> 
                        </exclude> 
                    </excludes> 
                </configuration> 
            </plugin> 
        </plugins> 
    </build> 
    <profiles> 
        <!--        加一个 native 打包的 配置--> 
        <profile> 
            <id>native</id> 
            <build> 
                <plugins> 
                    <plugin> 
                        <groupId>org.graalvm.nativeimage</groupId> 
                        <artifactId>native-image-maven-plugin</artifactId> 
                        <version>20.3.1</version> 
                        <configuration> 
                            <mainClass>com.luter.graalvmdemo.GraalvmDemoApplication</mainClass> 
                            <buildArgs>-Dspring.native.remove-yaml-support=false 
                                -Dspring.spel.ignore=true 
                            </buildArgs> 
                        </configuration> 
                        <executions> 
                            <execution> 
                                <goals> 
                                    <goal>native-image</goal> 
                                </goals> 
                                <phase>package</phase> 
                            </execution> 
                        </executions> 
                    </plugin> 
                    <plugin> 
                        <groupId>org.springframework.boot</groupId> 
                        <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId> 
                    </plugin> 
                </plugins> 
            </build> 
        </profile> 
    </profiles> 
</project>
Native 打包

打包命令:

$ ./mvnw -P native package

会显示如下信息:

[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]    classlist:   6,378.68 ms,  2.20 GB 
   _____                     _                             _   __           __     _               
  / ___/    ____    _____   (_)   ____    ____ _          / | / /  ____ _  / /_   (_) _   __  ___  
  \__ \    / __ \  / ___/  / /   / __ \  / __ `/         /  |/ /  / __ `/ / __/  / / | | / / / _ \ 
 ___/ /   / /_/ / / /     / /   / / / / / /_/ /         / /|  /  / /_/ / / /_   / /  | |/ / /  __/ 
/____/   / .___/ /_/     /_/   /_/ /_/  \__, /         /_/ |_/   \__,_/  \__/  /_/   |___/  \___/  
        /_/                            /____/                                                      
Removing unused configurations 
Verification turned on 
Removing XML support 
Removing SpEL support 
Removing JMX support 
Use -Dspring.native.verbose=true on native-image call to see more detailed information from the feature 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]        (cap):   3,263.36 ms,  2.51 GB 
feature operating mode: reflection (spring init active? false) 
Found #15 types in static reflection list to register 
Skipping #12 types not on the classpath 
Attempting proxy registration of #12 proxies 
Skipped registration of #4 proxies - relevant types not on classpath 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]        setup:  12,937.89 ms,  2.93 GB 
 
 
。。。。。。。。 
 
 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]     (clinit):   3,141.89 ms,  5.59 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]   (typeflow):  73,234.16 ms,  5.59 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]    (objects):  92,334.47 ms,  5.59 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]   (features):  18,891.77 ms,  5.59 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]     analysis: 196,029.89 ms,  5.59 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]     universe:   5,281.74 ms,  5.62 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]      (parse):  17,570.40 ms,  5.28 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]     (inline):  23,751.47 ms,  7.13 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]    (compile):  73,916.12 ms,  7.74 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]      compile: 123,244.44 ms,  7.74 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]        image:  15,852.33 ms,  7.83 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]        write:   3,908.93 ms,  7.83 GB 
[com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication:49751]      [total]: 371,061.00 ms,  7.83 GB 
[INFO] 
[INFO] --- spring-boot-maven-plugin:2.4.2:repackage (repackage) @ graalvm-demo --- 
[INFO] Replacing main artifact with repackaged archive 
[INFO] ------------------------------------------------------------------------ 
[INFO] BUILD SUCCESS 
[INFO] ------------------------------------------------------------------------ 
[INFO] Total time:  06:21 min 
[INFO] Finished at: 2021-01-27T12:52:16+08:00 
[INFO] ------------------------------------------------------------------------

这一步还是比较慢的,我本机用了将近 4 分钟,请耐心等待.打包完毕后,target 目录下会出现运行文件: com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication,这个文件 57.6MB ,普通 Fat Jar 方式打包文件:graalvm-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar 17.7MB,大了三倍多

运行 :

$ ./com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication 
 
  .   ____          _            __ _ _ 
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \ 
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \ 
 \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) ) 
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / / 
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/ 
 :: Spring Boot ::                (v2.4.2) 
 
2021-01-27 13:31:04.357  INFO 51785 --- [           main] c.l.graalvmdemo.GraalvmDemoApplication   : Starting GraalvmDemoApplication v0.0.1-SNAPSHOT using Java 1.8.0_282 on localhost with PID 51785 (/opt/luter/develop/temp/graalvm-demo/target/com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication started by clt in /opt/luter/develop/temp/graalvm-demo/target) 
2021-01-27 13:31:04.357  INFO 51785 --- [           main] c.l.graalvmdemo.GraalvmDemoApplication   : No active profile set, falling back to default profiles: default 
2021-01-27 13:31:04.387  INFO 51785 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat initialized with port(s): 10000 (http) 
Jan 27, 2021 1:31:04 PM org.apache.coyote.AbstractProtocol init 
INFO: Initializing ProtocolHandler ["http-nio-10000"] 
Jan 27, 2021 1:31:04 PM org.apache.catalina.core.StandardService startInternal 
INFO: Starting service [Tomcat] 
Jan 27, 2021 1:31:04 PM org.apache.catalina.core.StandardEngine startInternal 
INFO: Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/9.0.41] 
Jan 27, 2021 1:31:04 PM org.apache.catalina.core.ApplicationContext log 
INFO: Initializing Spring embedded WebApplicationContext 
2021-01-27 13:31:04.390  INFO 51785 --- [           main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 33 ms 
2021-01-27 13:31:04.401  INFO 51785 --- [           main] o.s.s.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor  : Initializing ExecutorService 'applicationTaskExecutor' 
Jan 27, 2021 1:31:04 PM org.apache.coyote.AbstractProtocol start 
INFO: Starting ProtocolHandler ["http-nio-10000"] 
2021-01-27 13:31:04.408  INFO 51785 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port(s): 10000 (http) with context path '' 
2021-01-27 13:31:04.408  INFO 51785 --- [           main] c.l.graalvmdemo.GraalvmDemoApplication   : Started GraalvmDemoApplication in 0.066 seconds (JVM running for 0.068)

这个启动太顺滑了,回车后,几乎是秒开,用时0.066秒。传统 Fatjar 方式启动用时:1.774秒,20 多倍的提升。试想一下,一个动不动启动半分钟的大型项目上云,是不是很激动人心?

再看看内存占用情况:

//命令 
 
$ ps aux | grep com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication | grep S+ | awk '{print $1 "\t" $2 "\t" $3 "\t" $4 "\t" $5 "\t" $6/1024"MB" "\t" $11 }' 
 
//结果 
51785	0.0	0.3	4526816	53.8711MB	./com.luter.graalvmdemo.graalvmdemoapplication

内存占用:53.8711MB ,相比较传统 FatJar 的 473.863MB ,差不多 10 倍。 从启动速度到资源占用,都大幅度降低了,这对降低部署成本,还是很有帮助的。


本文参考链接:https://www.yisu.com/zixun/527636.html
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