使用 Spring Native 毫秒級啟動 SpringBoot 項目，并且大量減少占用的內(nèi)存

Spring Native是什么

近幾年“原生”一詞一直泛濫在云計算、邊緣計算等領域中，而原生寵幸的語言也一直都是Golang，Rust等脫離Sandbox運行的開發(fā)語言。Java得益于上世紀流行的一次編譯，到處執(zhí)行的理念，流行至今，但也因為這個原因，導致Java程序脫離不了JVM運行環(huán)境，使得不那么受原生程序的青睞。在云原生泛濫的今天，臃腫的JVM使Java應用程序對比其他語言顯得無比的龐大，各路大神也想了很多方式讓Java變的更“原生”。

Spring Native 為使用GraalVM 原生映像編譯器將 Spring 應用程序編譯為原生可執(zhí)行文件提供 beta 支持，以提供通常設計為打包在輕量級容器中的原生部署選項。實際上，目標是在這個新平臺上支持幾乎未修改的 Spring Boot 應用程序。

配置環(huán)境

OS：Windows10 21H2
IDE：IntelliJ IDEA 2022.1.3
JDK：graalvm-ce-java11-22.2.0
Maven：3.5.4
Docker Desktop for Windows: 4.12.0
Spring Boot：2.7.4
Spring Native：0.12.1

使用 Spring Native 的應用程序應該使用 Java 11 或 Java 17 編譯。

構建 Spring Boot 原生應用程序有兩種主要方法：

• 使用Spring Boot Buildpacks 支持生成包含本機可執(zhí)行文件的輕量級容器。
• 使用GraalVM 原生鏡像 Maven 插件支持生成原生可執(zhí)行文件。

方法1就是在SpringBoot2.3后，可以使用spring-boot-maven-plugin插件來構建docker鏡像，使用mvn spring-boot:build-image命令結合Docker的API來實現(xiàn)Spring Boot 原生應用程序的構建，成功執(zhí)行后會直接生成一個docker鏡像，然后run這個鏡像就可以了，不用我們再寫Dockerfile了，相關的參數(shù)配置都在pom.xml中配置(該插件的configuration標簽下，和fabric8或spotify的docker-maven-plugin很相似)。

方法2不需要安裝docker，但要安裝Visual Studio，然后執(zhí)行mvn -Pnative package命令后會生成一個可執(zhí)行文件(.exe)，運行即可。

主要區(qū)別如下

1 環(huán)境依賴不同

• 方法1需要安裝Docker
• 方法2需要安裝Visual Studio(需要用到部分單個組件：2個MSVC，1個Windows 10 SDK)

2 執(zhí)行的maven命令不同

• 方法1是mvn spring-boot:build-image
• 方法2是mvn -Pnative package

因為每個微服務使用Docker部署而不是exe文件，所以方法1正好符合我的需求，所以后文使用Spring Boot Buildpacks的方式構建Spring Boot原生應用程序。

安裝Graal VM

官方下載地址：

https://www.graalvm.org/downloads/

配置環(huán)境變量

檢驗是否安裝成功

安裝native-image

打開新的cmd，輸入以下命令，等待安裝

gu install native-image

安裝 Docker Desktop for Windows

具體步驟略，按照官方文檔操作即可：
https://docs.docker.com/desktop/windows/install/

創(chuàng)建Springboot項目

完整的pom如下

<?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>2.7.4</version>
  <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
 </parent>
 <groupId>com.example</groupId>
 <artifactId>spring-native</artifactId>
 <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
 <name>spring-native</name>
 <description>spring-native</description>
 <properties>
  <java.version>11</java.version>
  <repackage.classifier/>
  <spring-native.version>0.12.1</spring-native.version>
 </properties>
 <dependencies>
  <dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
  </dependency>
  <dependency>
   <groupId>org.springframework.experimental</groupId>
   <artifactId>spring-native</artifactId>
   <version>${spring-native.version}</version>
  </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>
 </dependencies>

 <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>
     <classifier>${repackage.classifier}</classifier>
     <image>
      <builder>paketobuildpacks/builder:tiny</builder>
      <env>
       <BP_NATIVE_IMAGE>true</BP_NATIVE_IMAGE>
       <BPE_DELIM_JAVA_TOOL_OPTIONS xml:space="preserve"> </BPE_DELIM_JAVA_TOOL_OPTIONS>
       <BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>-Xms128m</BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>
       <BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>-Xmx128m</BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>
       <BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>-Xss256k</BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>
       <BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>-XX:ParallelGCThreads=2</BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>
       <BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>-XX:+PrintGCDetails</BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>
      </env>
     </image>
    </configuration>
   </plugin>
   <plugin>
    <groupId>org.springframework.experimental</groupId>
    <artifactId>spring-aot-maven-plugin</artifactId>
    <version>${spring-native.version}</version>
    <executions>
     <execution>
      <id>test-generate</id>
      <goals>
       <goal>test-generate</goal>
      </goals>
     </execution>
     <execution>
      <id>generate</id>
      <goals>
       <goal>generate</goal>
      </goals>
     </execution>
    </executions>
   </plugin>
  </plugins>
 </build>
 <repositories>
  <repository>
   <id>spring-releases</id>
   <name>Spring Releases</name>
   <url>https://repo.spring.io/release</url>
   <snapshots>
    <enabled>false</enabled>
   </snapshots>
  </repository>
 </repositories>
 <pluginRepositories>
  <pluginRepository>
   <id>spring-releases</id>
   <name>Spring Releases</name>
   <url>https://repo.spring.io/release</url>
   <snapshots>
    <enabled>false</enabled>
   </snapshots>
  </pluginRepository>
 </pluginRepositories>

</project>

本文介紹的是Spring Native0.12.1版本，其對應的Spring Boot版本必須是2.7.4，以上只是一個最基本的配置案例，實際開發(fā)中還需要在spring-boot-maven-plugin插件的configuration標簽下配置其他許許多多的參數(shù)。

例如docker遠程的地址和證書的路徑、jvm調優(yōu)參數(shù)、配置文件指定、docker鏡像名端口倉庫地址等等，最好的方法就是看spring-boot-maven-plugin的官方文檔，這里以配置jvm參數(shù)為例

配置官方文檔：

https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.6.2/maven-plugin/reference/htmlsingle/#build-image

為了測試我這里配置Springboot項目端口為8888，并且添加了一個獲取當前日期的API。

執(zhí)行maven命令

mvn clean
mvn '-Dmaven.test.skip=true' spring-boot:build-image

下載完相關依賴后，電腦就會開始構建編譯項目，查看任務管理器可以發(fā)現(xiàn)在構建和編譯過程中CPU利用率很高，內(nèi)存使用量也很高，根據(jù)電腦配置和網(wǎng)絡狀態(tài)不同使用的構建時間也不相同。

構建成功如下圖：

創(chuàng)建并運行容器

查看所有鏡像docker images

spring-native就是構建的鏡像

創(chuàng)建并運行容器

docker run -id -p 8888:8888 --name=native-app spring-native:0.0.1-SNAPSHOT 59178df9f49b

在Docker Desktop查看日志，發(fā)現(xiàn)應用成功啟動，啟動僅耗時31ms，果然印證了Spring Native啟動是毫秒級別這句話。

在Docker Desktop查看占用內(nèi)存，僅46M左右。

成功調用接口

不使用Spring Native啟動應用，使用java -jar來啟動項目

啟動耗時1.5秒，占用內(nèi)存高達238M。