Spring 官宣，干掉原生 JVM！

原文：

spring.io/blog/2021/03/11/announcing-spring-native-beta

Spring 團(tuán)隊(duì)日前發(fā)布了 Spring Native Beta 版。通過 Spring Native，Spring 應(yīng)用將有機(jī)會(huì)與 GraalVM 原生鏡像的方式運(yùn)行。為了更好地支持原生運(yùn)行，Spring Native 提供了 Maven 和 Gradle 插件，并且提供了優(yōu)化原生配置的注解。

Spring 發(fā)布了 Spring Native 的 beta 版本，并在http://start.spring.io上運(yùn)行它。

實(shí)際上，這意味著自 Spring 成立以來，除了 Spring 支持的常規(guī) Java 虛擬機(jī)之外，我們還將添加 Beta 支持，以使用 GraalVM 將 Spring 應(yīng)用程序編譯到本機(jī)映像中，從而提供一種部署 Spring 應(yīng)用程序的新方法。支持 Java 和 Kotlin。

這些本機(jī) Spring 應(yīng)用程序可以部署為獨(dú)立的可執(zhí)行文件（無需安裝 JVM），并提供有趣的特性，包括幾乎即時(shí)啟動(dòng)（通常<100ms），即時(shí)峰值性能和較低的內(nèi)存消耗，但所需的構(gòu)建時(shí)間和運(yùn)行時(shí)優(yōu)化次數(shù)少于 JVM。關(guān)注：武哥聊編程

使用簡(jiǎn)單mvn spring-boot:build-image或gradle bootBuildImage命令，您可以生成一個(gè)優(yōu)化的容器映像，該映像將包含一個(gè)最小的 OS 層和一個(gè)小的本機(jī)可執(zhí)行文件，該映像僅隨附 JDK，Spring 以及您在應(yīng)用程序中使用的依賴項(xiàng)中的必需位。請(qǐng)參閱下面的示例，其中包含 50MB 可執(zhí)行文件的最小容器映像，其中包含 Spring Boot，Spring MVC，Jackson，Tomcat，JDK 和應(yīng)用程序。

這種原生方式，在很多場(chǎng)景下都會(huì)對(duì) Spring 應(yīng)用產(chǎn)生價(jià)值：

• 具有 Spring Cloud 功能的無服務(wù)器
• 以更便宜和更可持續(xù)的方式托管 Spring 微服務(wù)
• 非常適合 VMware Tanzu 等 Kubernetes 平臺(tái)
• 想要?jiǎng)?chuàng)建最佳的容器映像來打包您的 Spring 應(yīng)用程序和服務(wù)

在使用場(chǎng)景上，比如 Piotr Mińkowski 提供了一個(gè)非常棒的指南，介紹了如何在 Knative 上使用 Spring Boot 和 GraalVM 構(gòu)建原生微服務(wù)。

1. 團(tuán)隊(duì)協(xié)作

Spring Native beta 是整個(gè) Spring 團(tuán)隊(duì)及其家族項(xiàng)目廣泛合作的結(jié)果：Spring Framework、Spring Boot 還包括 Spring Data、Spring Security、Spring Cloud 和 Spring Initializr。

據(jù)悉，原生功能的工作范圍比 Spring 更廣，因?yàn)樵婕暗礁鼜V泛的 JVM 生態(tài)系統(tǒng)，所以官方一直在與 GraalVM 團(tuán)隊(duì)合作，以改善原生鏡像的兼容性和資源消耗。

以下是來自 GraalVM 團(tuán)隊(duì)的 Vojin Jovanovic 的一段話。

“與 Spring 團(tuán)隊(duì)協(xié)作打造原生 JVM 生態(tài)系統(tǒng)是一件非常愉快的事情：他們深厚的技術(shù)知識(shí)，再加上對(duì)社區(qū)的敏感觸覺，總是能帶來最好的解決方案。最新的 Spring Native 版本，以及它在 JVM 生態(tài)系統(tǒng)中的眾多用法，為原生編譯的廣泛采用鋪平了道路。”

2.支持范圍

隨著 Spring Native 從 alpha 過渡到 beta，我認(rèn)為弄清我們提供的支持范圍很重要。

Alpha 是第一步，我們進(jìn)行了大量試驗(yàn)并完善了 Spring Native（以前稱為 Spring GraalVM Native）的體系結(jié)構(gòu)，兼容性和對(duì)一系列樣本進(jìn)行了重大更改的封裝。我們還報(bào)告了 GraalVM 團(tuán)隊(duì)修復(fù)的許多問題，目的是縮小 JVM 與 Spring 應(yīng)用程序的本機(jī)之間的差距。

雖然仍被認(rèn)為是實(shí)驗(yàn)性的，但 beta 意味著 Spring 現(xiàn)在為 Spring 生態(tài)系統(tǒng)的子集提供了對(duì) native 的支持。如果項(xiàng)目正在使用受支持的依賴項(xiàng)，則可以在項(xiàng)目上進(jìn)行嘗試；如果出現(xiàn)問題，則引發(fā)錯(cuò)誤或提出請(qǐng)求請(qǐng)求。最新版本的 Spring Boot 2.x 次要版本的每個(gè)修補(bǔ)程序版本都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新版本的 Spring Native。Spring Native 0.9.0 支持 Spring Boot 2.4.3，Spring Native 0.9.1 支持 Spring Boot 2.4.4，等等。雖然會(huì)發(fā)生一些重大變化，但我們將記錄遷移路徑。文檔質(zhì)量達(dá)到了一個(gè)新的水平：參考文檔以 html 單頁或 pdf 的形式提供]，并且我們發(fā)布了本機(jī)提示的 Javadoc 公共 API。

3.start.spring.io

Stéphane Nicoll 在對(duì) http://start.spring.io 和相關(guān) IDE 的集成中，引入了對(duì) Spring Native 的支持，所以現(xiàn)在這是探索如何使用 Spring 構(gòu)建原生應(yīng)用最簡(jiǎn)單的方式。

添加 Spring Native 依賴后將會(huì)使用所需的依賴和插件自動(dòng)配置 Maven 或 Gradle 項(xiàng)目，以便于支持原生。應(yīng)用代碼本身沒有變化。

請(qǐng)檢查自動(dòng)生成的 HELP.md 文件，該文件包含了有用的鏈接和文檔，同時(shí)它還能標(biāo)記出來你是否選擇了一些在原生環(huán)境下不支持的依賴。

4. 提前轉(zhuǎn)換

本機(jī)不同于 JVM：類路徑在構(gòu)建時(shí)是固定的，例如需要反射或資源進(jìn)行配置，沒有類延遲加載（可執(zhí)行文件中附帶的所有內(nèi)容在啟動(dòng)時(shí)都加載到內(nèi)存中），并且可以調(diào)用一些代碼在構(gòu)建時(shí)。

為了充分體現(xiàn)這些特性并允許 Spring 應(yīng)用程序在本機(jī)上以最大的兼容性和最小的占用空間運(yùn)行，Brian Clozel 在此版本中引入了 Spring 提前（AOT）Maven 和 Gradle 插件，它們可以提前執(zhí)行您的應(yīng)用程序上的轉(zhuǎn)換。

第一種轉(zhuǎn)換旨在基于由驚人的 Andy Clement 設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的推理引擎來生成 GraalVM 本機(jī)配置（反射，資源，代理，本機(jī)映像選項(xiàng)），該引擎了解什么是 Spring 編程模型和基礎(chǔ)架構(gòu)。例如，對(duì)于每個(gè)由注釋的類@Controller，一個(gè)條目將被添加到生成的reflect-config.json文件中。

無法推斷出某些本機(jī)配置，對(duì)于這些情況，我們引入了本機(jī)提示注釋（有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見 Javadoc），這使 Spring Native 可以比基于常規(guī) JSON 的本機(jī)圖像配置更可維護(hù)，類型安全和靈活地支持本機(jī)配置。例如同春本地 MySQL 驅(qū)動(dòng)支持提供線索，讓一代機(jī)映像正確的條目reflect-config.json，resource-config.json以及native-image.properties如下：

@NativeHint(
    trigger = Driver.class,
    options = "--enable-all-security-services",
    types = @TypeHint(types = {
       FailoverConnectionUrl.class,
       FailoverDnsSrvConnectionUrl.class,
       // ...
    }), resources = {
    @ResourceHint(patterns = "com/mysql/cj/TlsSettings.properties"),
    @ResourceHint(patterns = "com.mysql.cj.LocalizedErrorMessages",
                      isBundle = true)
})
public class MySqlHints implements NativeConfiguration {}

NativeConfiguration和其他動(dòng)態(tài)配置機(jī)制允許更強(qiáng)大的和動(dòng)態(tài)的配置生成，但要注意它們的 API 將在即將到來的版本演變了很多。

Spring 開發(fā)人員還可以使用特定于應(yīng)用程序的本機(jī)提示直接注釋其@Configuration或@SpringBootApplication類，例如，Book通過諸如RestTemplate或的編程 API 將類序列化為 JSON WebClient：

@TypeHint(types = Book.class)
@SpringBootApplication
public class WebClientApplication {
    // ...
}

與提前轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一起使用時(shí)，最后一種可能是最強(qiáng)大的機(jī)制是使用 Spring Boot 部署模型與 GraalVM native 結(jié)合引入的封閉世界假設(shè)自動(dòng)生成本機(jī)優(yōu)化代碼（源代碼和字節(jié)碼）的功能。圖像特征。這里的目標(biāo)是通過使用本機(jī)圖像編譯器可以開箱即用地分析的代碼構(gòu)造來限制所需的額外本機(jī)配置的數(shù)量，以提高兼容性，并通過減少反射所需的配置數(shù)量來減少占用空間，資源或代理。一個(gè)具體的例子是各種形式的提前轉(zhuǎn)換spring.factories （Spring Boot 背后的擴(kuò)展機(jī)制）到優(yōu)化的程序設(shè)計(jì)版本，該版本不需要反射，并且可以在應(yīng)用程序的上下文中過濾掉不必要的條目。

這只是 Spring AOT 的開始，我們打算向[@Configuration功能配置中添加更強(qiáng)大的轉(zhuǎn)換，以通過提前分析來替換運(yùn)行時(shí)反射，該提前分析將自動(dòng)生成配置類，這些配置類將使用 lambda 和方法引用之類的程序化構(gòu)造。這將使 GraalVM 本機(jī)圖像編譯器可以立即了解 Spring 配置，而無需任何反射配置或*.class資源。

要記住的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是，在使用 Spring Native 時(shí)，默認(rèn)情況下在 JVM 上也會(huì)使用 AOT 生成的代碼，以允許您使用 JVM 允許的短反饋循環(huán)來行使“本機(jī)友好的代碼路徑”。您的調(diào)試器和所有常規(guī)工具。

盡管 Spring AOT 轉(zhuǎn)換當(dāng)前主要由本機(jī)需求驅(qū)動(dòng)，但是其中許多不是本機(jī)特定的，并且可能其中一些可以提供優(yōu)化以在 JVM 上運(yùn)行 Spring Boot 應(yīng)用程序。與此類主題一樣，重要的是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，以便我們測(cè)量效率和績(jī)效來決定我們的決策。

我們可能會(huì)改進(jìn) IDE 的集成，現(xiàn)在確保在 IDE 中運(yùn)行應(yīng)用程序之前，請(qǐng)先閱讀相關(guān)文檔以進(jìn)行潛在的手動(dòng)配置步驟，以更新生成的源代碼。

5. 結(jié)論

Spring 戰(zhàn)略要本地化有兩個(gè)主要支柱。第一個(gè)是使 Spring 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)適應(yīng)本機(jī)，而無需對(duì)數(shù)百萬個(gè)現(xiàn)有的 Spring Boot 應(yīng)用程序進(jìn)行重大更改。其中包括我們?cè)?Spring 頂級(jí)項(xiàng)目中所做的更改，以使其對(duì)本機(jī)友好，@NativeHint我們將在 Spring Native 中成熟的基礎(chǔ)架構(gòu)（例如）和 Spring AOT 構(gòu)建插件。

第二個(gè)支柱比 Spring 本身更廣泛，native 是一個(gè)具有與 JVM 不同的特性的平臺(tái)，但是 Java 生態(tài)系統(tǒng)需要盡可能地一致，以避免兩種非常不同的 Java 風(fēng)格，這將難以維護(hù)。這就是為什么我們與 GraalVM 團(tuán)隊(duì)進(jìn)行深入合作以縮小這一差距的原因。在接下來的幾個(gè)月中，這項(xiàng)合作將專注于為更廣泛的 JVM 生態(tài)系統(tǒng)改善本機(jī)測(cè)試和本機(jī)配置。

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