Spring Boot 3.3.0 新特性| 使用 CDS 優(yōu)化啟動時間

一、CDS 是什么？

類數(shù)據(jù)共享 （CDS） 是一項 JVM 功能，可幫助減少 Java 應(yīng)用程序的啟動時間和內(nèi)存占用。從 JDK 12 開始，默認(rèn)的 CDS 歸檔文件與 Oracle JDK 二進(jìn)制文件一起預(yù)打包。筆者測試使用的 OpenJDK 64-Bit Server VM Zulu21.34+19-CA (build 21.0.3+9-LTS, mixed mode, sharing)它也是支持 CDS 的。

二、如何使用

2.1 訓(xùn)練

要使用它，您應(yīng)該首先以分解形式對應(yīng)用程序執(zhí)行訓(xùn)練運(yùn)行：

$ java -Djarmode=tools -jar my-app.jar extract --destination application

$ cd application

$ java -XX:ArchiveClassesAtExit=application.jsa -Dspring.context.exit=onRefresh -jar my-app.jar

這將創(chuàng)建一個  application 目錄并生成 application.jsa，只要應(yīng)用程序未更新，就可以重復(fù)使用。

2.2 使用

要使用緩存，您需要在啟動應(yīng)用程序時添加一個額外的 -XX:SharedArchiveFile 參數(shù)：

$ java -XX:SharedArchiveFile=application.jsa -jar my-app.jar

三、效果

為了測試 CDS，筆者使用 Spring Boot initializr 生成了一個 demo 項目。下面是 CDS 訓(xùn)練后的 application 目錄的結(jié)構(gòu)：

$ tree application
application
|-- application.jsa
|-- demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar
`-- lib
    |-- jackson-annotations-2.17.1.jar
    |-- jackson-core-2.17.1.jar
    |-- jackson-databind-2.17.1.jar
    |-- jackson-datatype-jdk8-2.17.1.jar
    |-- jackson-datatype-jsr310-2.17.1.jar
    |-- jackson-module-parameter-names-2.17.1.jar
    |-- jakarta.annotation-api-2.1.1.jar
    |-- jul-to-slf4j-2.0.13.jar
    |-- log4j-api-2.23.1.jar
    |-- log4j-to-slf4j-2.23.1.jar
    |-- logback-classic-1.5.6.jar
    |-- logback-core-1.5.6.jar
    |-- micrometer-commons-1.13.0.jar
    |-- micrometer-observation-1.13.0.jar
    |-- slf4j-api-2.0.13.jar
    |-- snakeyaml-2.2.jar
    |-- spring-aop-6.1.8.jar
    |-- spring-beans-6.1.8.jar
    |-- spring-boot-3.3.0.jar
    |-- spring-boot-autoconfigure-3.3.0.jar
    |-- spring-boot-jarmode-tools-3.3.0.jar
    |-- spring-context-6.1.8.jar
    |-- spring-core-6.1.8.jar
    |-- spring-expression-6.1.8.jar
    |-- spring-jcl-6.1.8.jar
    |-- spring-web-6.1.8.jar
    |-- spring-webmvc-6.1.8.jar
    |-- tomcat-embed-core-10.1.24.jar
    |-- tomcat-embed-el-10.1.24.jar
    `-- tomcat-embed-websocket-10.1.24.jar

1 directory, 32 files

3.1 直接運(yùn)行 demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

$ java -jar demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar
  .   ____          _            __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
 \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/

 :: Spring Boot ::                (v3.3.0)

2024-05-31T08:53:39.964+08:00  INFO 14832 --- [demo] [           main] com.example.demo.DemoApplication         : Starting DemoApplication v0.0.1-SNAPSHOT using Java 21.0.3 with PID 14832 (D:\test\demo\target\demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar started by L.cm in D:\test\demo\target)
2024-05-31T08:53:39.967+08:00  INFO 14832 --- [demo] [           main] com.example.demo.DemoApplication         : No active profile set, falling back to 1 default profile: "default"
2024-05-31T08:53:40.893+08:00  INFO 14832 --- [demo] [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat initialized with port 8888 (http)
2024-05-31T08:53:40.908+08:00  INFO 14832 --- [demo] [           main] o.apache.catalina.core.StandardService   : Starting service [Tomcat]
2024-05-31T08:53:40.908+08:00  INFO 14832 --- [demo] [           main] o.apache.catalina.core.StandardEngine    : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/10.1.24]
2024-05-31T08:53:40.948+08:00  INFO 14832 --- [demo] [           main] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/]       : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2024-05-31T08:53:40.949+08:00  INFO 14832 --- [demo] [           main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 921 ms
2024-05-31T08:53:41.257+08:00  INFO 14832 --- [demo] [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port 8888 (http) with context path '/'
2024-05-31T08:53:41.274+08:00  INFO 14832 --- [demo] [           main] com.example.demo.DemoApplication         : Started DemoApplication in 1.702 seconds (process running for 2.143)

我們可以在日志 Started DemoApplication in 1.702 seconds 看到啟動耗時為 1.702 秒。

3.2 使用 CDS 運(yùn)行

需要先 cd 到訓(xùn)練的 application 目錄。

$ java -XX:SharedArchiveFile=application.jsa -jar demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar
  .   ____          _            __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
 \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/

 :: Spring Boot ::                (v3.3.0)

2024-05-31T08:53:15.828+08:00  INFO 21444 --- [demo] [           main] com.example.demo.DemoApplication         : Starting DemoApplication v0.0.1-SNAPSHOT using Java 21.0.3 with PID 21444 (D:\test\demo\target\application\demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar started by L.cm in D:\test\demo\target\application)
2024-05-31T08:53:15.830+08:00  INFO 21444 --- [demo] [           main] com.example.demo.DemoApplication         : No active profile set, falling back to 1 default profile: "default"
2024-05-31T08:53:16.244+08:00  INFO 21444 --- [demo] [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat initialized with port 8888 (http)
2024-05-31T08:53:16.249+08:00  INFO 21444 --- [demo] [           main] o.apache.catalina.core.StandardService   : Starting service [Tomcat]
2024-05-31T08:53:16.249+08:00  INFO 21444 --- [demo] [           main] o.apache.catalina.core.StandardEngine    : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/10.1.24]
2024-05-31T08:53:16.272+08:00  INFO 21444 --- [demo] [           main] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/]       : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2024-05-31T08:53:16.273+08:00  INFO 21444 --- [demo] [           main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 419 ms
2024-05-31T08:53:16.425+08:00  INFO 21444 --- [demo] [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port 8888 (http) with context path '/'
2024-05-31T08:53:16.431+08:00  INFO 21444 --- [demo] [           main] com.example.demo.DemoApplication         : Started DemoApplication in 0.722 seconds (process running for 0.885)

我們可以在日志 Started DemoApplication in 0.722 seconds 看到啟動耗時比直接啟動少了將近 1 秒。效果還是非常明顯的。

四、總結(jié)

CDS、CRaC 和 GraalVM，這三種技術(shù)都有助于提高Java程序的啟動速度，但它們的應(yīng)用場景和優(yōu)化方式有所不同。CDS 通過共享類數(shù)據(jù)來加速啟動，CRaC 通過運(yùn)行時優(yōu)化來提升性能，而 GraalVM 則通過 AOT 編譯來實(shí)現(xiàn)快速啟動和高效運(yùn)行。作為開發(fā)者，我們可以根據(jù)具體需求選擇合適的技術(shù)來優(yōu)化 Java 程序的啟動時間。

PIG AI | Java大模型應(yīng)用開發(fā)平臺重磅發(fā)布

我們很高興向您介紹 PIG AI，一款創(chuàng)新的大語言模型（LLM）應(yīng)用開發(fā)平臺。PIG AI 結(jié)合了后端即服務(wù)（Backend as Service）和 LLMOps 的理念，使開發(fā)者能夠快速搭建生產(chǎn)級的生成式 AI 應(yīng)用。