🚀Optimization of Spring Startup
Spring Startup Ananlyzer 采集Spring应用启动过程数据，生成交互式分析报告(HTML)，用于分析Spring应用启动卡点，支持Spring Bean异步初始化，减少优化Spring应用启动时间。
核心能力
📈Spring应用启动数据采集报告
Spring Bean初始化详情信息，支持初始化耗时/beanName搜索、Spring Bean初始化时序图、方法调用次数及耗时统计(支持自定义方法)、应用未加载的jar包(帮助fatjar瘦身)及应用启动过程线程wall clock火焰图，帮助开发者快速分析定位应用启动卡点
Spring Bean初始化详情
Spring Bean初始化时序图
- 方法调用次数、耗时统计(支持自定义方法)
- 应用未加载的jar包(帮助fatjar瘦身)
- 应用启动过程线程wall clock火焰图(支持指定线程名称，不指定则采集全部线程)
应用启动时长优化
提供一个Spring Bean异步初始化jar包，针对初始化耗时比较长的bean，异步执行init和@PostConstruct方法提高应用启动速度。
📈Spring应用启动数据采集报告
安装jar包
提供了手动安装和一键脚本安装两种安装方式
- 手动安装
1. 点击realease下载最新版tar.gz包 2. 新建文件夹，并解压 mkdir -p ${HOME}/spring-startup-analyzer cd 下载路径 tar -zxvf spring-startup-analyzer.tar.gz ${HOME}/spring-startup-analyzer
2.脚本安装
curl -sS https://raw.githubusercontent.com/linyimin0812/spring-startup-analyzer/main/bin/install.sh | sh
配置项
在启动参数中进行配置，如配置超时时间为30分钟：-Dspring-startup-analyzer.app.health.check.timeout=30
请务必配置spring-startup-analyzer.app.health.check.endpoints选项，不然会一直采集直到应用启动检查超时时间(默认20分钟)才会停止，每隔1秒请求一次endpoint，请求响应头状态码为200则认为应用启动完成。默认健康检查URL：http://127.0.0.1:7002/actuator/health
应用启动
此项目是以agent的方式启动的，所以在启动命令中添加参数-javaagent:$HOME/spring-startup-analyzer/lib/spring-profiler-agent.jar即可。如果是以java命令行的方式启动应用，则在命令行中添加，如果是在IDEA中启动，则需要在VM options选项中添加。
日志文件路径：$HOME/spring-startup-analyzer/logs
- startup.log: 启动过程中的日志 - transform.log: 被re-transform的类/方法信息
应用启动完成后会在console和startup.log文件中输出======= spring-startup-analyzer finished, click http://localhost:8065 to visit details. ======，可以通过此输出来判断采集是否完成。
自定义扩展
如果需要自定义观测能力，需要引入spring-profiler-starter的pom作为扩展项目的父pom，然后就可以使用项目对外暴露的接口进行扩展。更多的细节可以参考spring-profiler-extension的实现
<parent> <groupId>io.github.linyimin0812</groupId> <artifactId>spring-profiler-starter</artifactId> <version>2.0.0</version> </parent>
扩展接口
io.github.linyimin0812.profiler.api.EventListener
public interface EventListener extends Startable { /** * 应用启动时调用 */ void start(); /** * 应用启动完成后调用 */ void stop(); /** * 需要增强的类 * @param className 类全限定名, 如果为空, 默认返回为true * @return true: 进行增强, false: 不进行增强 */ boolean filter(String className); /** * 需要增强的方法(此方法会依赖filter(className), 只有filter(className)返回true时，才会执行到此方法) * @param methodName 方法名 * @param methodTypes 方法参数列表 * @return true: 进行增强, false: 不进行增强 */ default boolean filter(String methodName, String[] methodTypes) { return true; } /** * 事件响应处理逻辑 * @param event 触发的事件 */ void onEvent(Event event); /** * 监听的事件 * @return 需要监听的事件列表 */ List<Event.Type> listen(); }
其中
start()和stop()方法代表系统的生命周期，分别在应用开始启动和应用启动完成时调用。
filter()方法指定需要增强的类/方法。
listen()方法指定监听的事件，包括进入方法和方法返回两种事件。
onEvent()方法在监听的事件发生时会被调用
例如下面是一个统计应用启动过程中java.net.URLClassLoader.findResource(String)方法调用次数的扩展
FindResourceCounter demo
@MetaInfServices public class FindResourceCounter implements EventListener { private final AtomicLong COUNT = new AtomicLong(0); @Override public boolean filter(String className) { return "java.net.URLClassLoader".equals(className); } @Override public boolean filter(String methodName, String[] methodTypes) { if (!"findResource".equals(methodName)) { return false; } return methodTypes != null && methodTypes.length == 1 && "java.lang.String".equals(methodTypes[0]); } @Override public void onEvent(Event event) { if (event instanceof AtEnterEvent) { // 开始进入findResource方法 } else if (event instanceof AtExitEvent) { // findResource方法返回 } // 统计调用次数 COUNT.incrementAndGet(); } @Override public List<Event.Type> listen() { return Arrays.asList(Event.Type.AT_ENTER, Event.Type.AT_EXIT); } @Override public void start() { System.out.println("============== my extension start ============="); } @Override public void stop() { System.out.println("============== my extension end ============="); System.out.println("findResource count: " + COUNT.get()); } }
打包运行
在spring-profiler-starter的pom中已经定义了打包plugin，默认会将生成的jar包拷贝到$HOME/spring-startup-analyzer/extension文件下。
mvn clean package
只要按照步骤安装jar包安装好此项目，再执行上述的打包命令，打包好后再启动应用即可加载扩展jar包。
🚀应用启动时长优化
从应用启动数据采集中，可以获取初始化耗时长的Bean，因为Spring启动过程是单线程完成的，为了优化应用的启动时长，可以考虑将这些耗时长的Bean的初始化方法异步化，查看实现原理。
需要注意：
应该优先从代码层面优化初始化时间长的Bean，从根本上解决Bean初始化耗时长问题
对于二方包/三方包中初始化耗时长的Bean(无法进行代码优化)再考虑Bean的异步化
对于不被依赖的Bean可以放心进行异步化，可以通过各个Bean加载耗时中的Root Bean判断Bean是否被其他Bean依赖
对于被依赖的Bean需要小心分析，在应用启动过程中不能其他Bean被调用，否则可能会存在问题
支持异步化的Bean类型
支持@Bean, @PostConstruct及@ImportResource 方式初始化bean，使用demo: spring-boot-async-bean-demo
@Bean(initMethod = "init")标识的Bean
@Bean(initMethod = "init") public TestBean testBean() { return new TestBean(); }
2.@PostConstruct标识的Bean
@Component public class TestComponent { @PostConstruct public void init() throws InterruptedException { Thread.sleep(20 * 1000); } }
接入异步Bean优化
- 添加pom依赖
<dependency> <groupId>io.github.linyimin0812</groupId> <artifactId>spring-async-bean-starter</artifactId> <version>2.0.0</version> </dependency>
2.配置一步加载信息
# 异步化的Bean可能在Spring Bean初始化顺序的末尾，导致异步优化效果不佳，打开配置优先加载异步化的Bean spring-startup-analyzer.boost.spring.async.bean-priority-load-enable=true # 指定异步的Bean名称 spring-startup-analyzer.boost.spring.async.bean-names=testBean,testComponent # 执行异步化Bean初始化方法线程池的核心线程数 spring-startup-analyzer.boost.spring.async.init-bean-thread-pool-core-size=8 # 执行异步化Bean初始化方法线程池的最大线程数 spring-startup-analyzer.boost.spring.async.init-bean-thread-pool-max-size=8
- 检查Bean是否异步初始化
查看日志$HOME/spring-startup-analyzer/logs/startup.log文件，对于异步执行初始化的方法，会按照以下格式写一条日志:
async-init-bean, beanName: ${beanName}, async init method: ${initMethodName}
