這樣優(yōu)化，0.059s 啟動(dòng)一個(gè)SpringBoot項(xiàng)目
前言
最近自己用Spring Cloud Alibaba做了一個(gè)微服務(wù)架構(gòu)的項(xiàng)目，部署的時(shí)候遇到了難題：內(nèi)存不夠。目前該項(xiàng)目有7個(gè)微服務(wù)，因?yàn)槲抑挥幸慌_阿里云的服務(wù)器(2C 4G)，所以我只能把所有的微服務(wù)部署在一臺服務(wù)器上，部署方式是使用docker制作springboot的fat jar鏡像，每個(gè)微服務(wù)在不加任何JVM調(diào)優(yōu)參數(shù)的情況下所占內(nèi)存約500M。
由于是微服務(wù)所以肯定還要部署：nacos，除此之外還用到了redis、sentinel、rocketmq、elk等(mysql買的阿里云的)，光是運(yùn)行這些應(yīng)用就占用內(nèi)存2個(gè)多G，剩下的1個(gè)多G內(nèi)存在部署4個(gè)微服務(wù)后就滿了，于是開始對springboot應(yīng)用的內(nèi)存進(jìn)行初步優(yōu)化：
添加JVM參數(shù)優(yōu)化內(nèi)存大小
# JVM初始分配的內(nèi)存由-Xms指定，默認(rèn)是物理內(nèi)存的1/64
-Xms128m
# JVM最大分配的內(nèi)存由-Xmx指定，默認(rèn)是物理內(nèi)存的1/4
-Xmx128m
# 規(guī)定了每個(gè)線程虛擬機(jī)棧及堆棧的大小，一般情況下，256k是足夠的，此配置將會(huì)影響此進(jìn)程中并發(fā)線程數(shù)的大小。
-Xss256k
# 指定并行GC線程的數(shù)量，一般最好和CPU核心數(shù)量相當(dāng)
-XX:ParallelGCThreads=2
默認(rèn)空余堆內(nèi)存小于40%時(shí)，JVM就會(huì)增大堆直到-Xmx的最大限制；空余堆內(nèi)存大于70%時(shí)，JVM會(huì)減少堆直到 -Xms的最小限制。
因此服務(wù)器一般設(shè)置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC 后調(diào)整堆的大小。對象的堆內(nèi)存由稱為垃圾回收器的自動(dòng)內(nèi)存管理系統(tǒng)回收。
默認(rèn)情況下，當(dāng) CPU 數(shù)量小于8， ParallelGCThreads 的值等于 CPU 數(shù)量，我的服務(wù)器是2C的所以這個(gè)參數(shù)可省略。配置完成后，啟動(dòng)服務(wù)發(fā)現(xiàn)內(nèi)存確實(shí)變小了，由原來的500M降至100~200M，但不是我想要的效果，我期望的效果是達(dá)到幾十M的級別。
經(jīng)網(wǎng)上查閱大量資料得知可以使用Spring Native這門新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)我的需求。（該技術(shù)正處于快速迭代階段，變動(dòng)較大，建議用于個(gè)人學(xué)習(xí)，不要用于生產(chǎn)）
SpringBoot項(xiàng)目使用Spring Native后：
應(yīng)用啟動(dòng)速度特別快，毫秒級別 運(yùn)行時(shí)更低的內(nèi)存消耗，官方展示的含有Spring Boot, Spring MVC, Jackson, Tomcat的鏡像大小是50M 為了達(dá)到前面的效果，代價(jià)是構(gòu)建時(shí)間更長(即使是一個(gè)Hello Word構(gòu)建也需要2分鐘，不過主要取決于電腦配置，我的是2min左右)
Spring Native是什么
簡而言之就是為了提高Java在云原生的競爭力(個(gè)人理解)。
以下內(nèi)容摘抄自GitHub上Spring Native的自述文件：
Spring Native 為使用GraalVM 原生映像編譯器將 Spring 應(yīng)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(shè)計(jì)為打包在輕量級容器中的原生部署選項(xiàng)。實(shí)際上，目標(biāo)是在這個(gè)新平臺上支持幾乎未修改的 Spring Boot 應(yīng)用程序。
以下內(nèi)容摘抄自其他博客：
近幾年“原生”一詞一直泛濫在云計(jì)算、邊緣計(jì)算等領(lǐng)域中，而原生寵幸的語言也一直都是Golang，Rust等脫離Sandbox運(yùn)行的開發(fā)語言。Java得益于上世紀(jì)流行的一次編譯，到處執(zhí)行的理念，流行至今，但也因?yàn)檫@個(gè)原因，導(dǎo)致Java程序脫離不了JVM運(yùn)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(yīng)用程序?qū)Ρ绕渌Z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”。
實(shí)戰(zhàn)
本次實(shí)戰(zhàn)相關(guān)的環(huán)境信息如下：
OS：Windows10 21H1 IDE：IntelliJ IDEA 2021.2.3 JDK：graalvm-ce-java11-21.3.0 Maven：3.6.3 Docker Desktop for Windows: 20.10.12 Spring Boot：2.6.2 Spring Native：0.11.1
從官方文檔得知(上圖)
使用 Spring Native 的應(yīng)用程序應(yīng)該使用 Java 11 或 Java 17 編譯。
構(gòu)建 Spring Boot 原生應(yīng)用程序有兩種主要方法：
使用Spring Boot Buildpacks 支持生成包含本機(jī)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。
經(jīng)過各種踩坑后在本機(jī)上成功的使用了方法1和方法2。簡單來說：
方法1就是在SpringBoot2.3后，可以使用spring-boot-maven-plugin插件來構(gòu)建docker鏡像，使用mvn spring-boot:build-image命令結(jié)合Docker的API來實(shí)現(xiàn)Spring Boot 原生應(yīng)用程序的構(gòu)建，成功執(zhí)行后會(huì)直接生成一個(gè)docker鏡像，然后run這個(gè)鏡像就可以了，不用我們再寫Dockerfile了，相關(guān)的參數(shù)配置都在pom.xml中配置(該插件的configuration標(biāo)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(huì)生成一個(gè)可執(zhí)行文件(.exe)，運(yùn)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(gè)組件：2個(gè)MSVC，1個(gè)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?yàn)槊總€(gè)微服務(wù)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(gòu)建Spring Boot原生應(yīng)用程序。
1 安裝Graal VM(graalvm-ce-java11-windows-amd64)
官方下載地址：
https://www.graalvm.org/downloads/
2 配置環(huán)境變量
針對方法1的話，上面三張圖好像只用配置JAVA_HOME就行，
想一次成功的話建議3個(gè)都配，后續(xù)可以自行測試。
檢驗(yàn)是否安裝成功
3 安裝native-image
打開新的cmd，輸入以下命令，等待安裝
gu install native-image
這一步我執(zhí)行失敗了，解決方法就是從github上
手動(dòng)下載native-image，然后解壓、安裝
https://github.com/graalvm/graalvm-ce-builds/releases/download/vm-21.3.0/native-image-installable-svm-java11-windows-amd64-21.3.0.jar
jar用WinRAR也是可以解壓的，解壓后如下
在bin目錄下打開cmd，輸入以下命令，等待安裝
$ gu install -L native-image*
4 安裝 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/
5 配置pom.xml
前面都是準(zhǔn)備工作，這一步開始才是重點(diǎn)
首先快速創(chuàng)建一個(gè)Spring Boot項(xiàng)目，我命名為spring-native
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>2.6.2</version>
<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>
<groupId>ltd.pcdd</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>0.11.1</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>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.experimental</groupId>
<artifactId>spring-aot-maven-plugin</artifactId>
<version>0.11.1</version>
<executions>
<execution>
<id>generate</id>
<goals>
<goal>generate</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
</plugin>
<!--Spring Boot 2.3發(fā)布后帶來了新特性之一就是對構(gòu)建鏡像的便捷支持-->
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
<configuration>
<image>
<builder>paketobuildpacks/builder:tiny</builder>
<env>
<BP_NATIVE_IMAGE>true</BP_NATIVE_IMAGE>
</env>
</image>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
<repositories>
<repository>
<id>spring-release</id>
<name>Spring release</name>
<url>https://repo.spring.io/release</url>
</repository>
</repositories>
<pluginRepositories>
<pluginRepository>
<id>spring-release</id>
<name>Spring release</name>
<url>https://repo.spring.io/release</url>
</pluginRepository>
</pluginRepositories>
</project>
本文介紹的是Spring Native0.11.1版本，
其對應(yīng)的Spring Boot版本必須是2.6.2，
以上只是一個(gè)最基本的配置案例，
實(shí)際開發(fā)中還需要在spring-boot-maven-plugin插件
的configuration標(biāo)簽下配置其他許許多多的參數(shù)。
例如docker遠(yuǎn)程的地址和證書的路徑、jvm調(diào)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
通過官方文檔得知只需要在configuration標(biāo)簽下配置即可，例如
<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>
其他的配置參數(shù)還有很多。
官方文檔：
https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.6.2/maven-plugin/reference/htmlsingle/#build-image
6 執(zhí)行maven命令
mvn clean
mvn '-Dmaven.test.skip=true' spring-boot:build-image
下載完相關(guān)依賴后，電腦風(fēng)扇就開始呼呼的轉(zhuǎn)，查看任務(wù)管理器發(fā)現(xiàn)
CPU利用率100%，內(nèi)存使用量飆升，最后穩(wěn)定在90%+。
構(gòu)建成功
7 創(chuàng)建并運(yùn)行容器
查看所有鏡像
spring-native就是構(gòu)建的鏡像
創(chuàng)建并運(yùn)行容器
在Docker Desktop查看日志，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用成功啟動(dòng)，啟動(dòng)僅耗時(shí)。
也就是59ms，果然印證了Spring Native啟動(dòng)是毫秒級別這句話。
成功調(diào)用接口
在Docker Desktop查看占用內(nèi)存，僅28M左右。
不使用Spring Native啟動(dòng)應(yīng)用
啟動(dòng)耗時(shí)3s，占用內(nèi)存高達(dá)511M，高下立判。
文章僅供參考，建議結(jié)合Spring Native官方最新文檔學(xué)習(xí)。
推薦閱讀
你好，我是程序猿DD，10年開發(fā)老司機(jī)、阿里云MVP、騰訊云TVP、出過書創(chuàng)過業(yè)、國企4年互聯(lián)網(wǎng)6年。從普通開發(fā)到架構(gòu)師、再到合伙人。一路過來，給我最深的感受就是一定要不斷學(xué)習(xí)并關(guān)注前沿。只要你能堅(jiān)持下來，多思考、少抱怨、勤動(dòng)手，就很容易實(shí)現(xiàn)彎道超車！所以，不要問我現(xiàn)在干什么是否來得及。如果你看好一個(gè)事情，一定是堅(jiān)持了才能看到希望，而不是看到希望才去堅(jiān)持。相信我，只要堅(jiān)持下來，你一定比現(xiàn)在更好！如果你還沒什么方向，可以先關(guān)注我，這里會(huì)經(jīng)常分享一些前沿資訊，幫你積累彎道超車的資本。