王炸!!Spring 终于对 JVM 动手了…

简介: 王炸!!Spring 终于对 JVM 动手了…

image.pngSpring 在今年 3 月份推出了 Spring Native Beta 版本,我本来还想着等正式发布了再研究下,不用等了,现在我们就来尝尝鲜。


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


Spring Native 简介

我们都知道,传统的 Spring 应用程序都是必须依赖于 Java 虚拟机(JVM)运行的,Spring Native 的诞生就是无需 JVM,它提供了另外一种运行和部署 Spring 应用的方式(目前只支持 Java 和 Kotlin),通过 GraalVM 将 Spring 应用程序编译成原生镜像。


Spring Native 特点

1、无需 JVM 环境, Spring Native 应用程序可以作为一个可执行文件独立部署;


2、应用即时启动,一般情况下应用启动时间 < 100ms;


3、即时的峰值性能;


4、更少的内存消耗;


Spring Native 缺点

Spring Native 应用启动那么快也是有代价的,和 JVM 应用相比:


1、构建更笨重、构建时间更长;


2、更少的运行时优化;


3、很多 Java 功能受限;


4、很多特性还很不成熟;


Spring Native 应用场景

1、Spring Cloud 无服务器化(Serverless);


2、以更廉价持久的方式运行 Spring 微服务;


3、非常适合 Kubernetes 平台,如:VMware Tanzu;


4、为 Spring 应用创建更佳的容器镜像;


Spring Native 和 JVM 的区别

1、Spring Native 构建时会进行应用程序静态分析;


2、Spring Native 构建时会移除未被使用的组件;


3、Spring Native 反射、资源、动态代理需要配置化;


4、Spring Native 构建时的 classpath 是固定不变的;


5、Spring Native 没有类延迟加载,可执行文件包含所有内容都在启动时加载到内存;


6、Spring Native 构建时会运行一些代码;


7、Spring Native 对于 Java 应用程序还存在一些局限性;


GraalVM 简介

Spring Native 的核心就是 Oracle 的黑科技: GraalVM。


GraalVM 是一个由 Oracle 开发的全栈通用虚拟机,拥有高性能、跨语言交互等逆天特性,不仅支持了 Java、Scala、Groovy、Kotlin 等基于 JVM 的语言,以及 C、C++ 等基于 LLVM 的语言,还支持其他像 JavaScript、Ruby、Python 和 R 语言等,可提高多种语言的运行速度和吞吐量。

image.png

GraalVM 有以下几个特性。


更加高效快速的运行代码

能与大多数编程语言直接交互

使用 Graal SDK 嵌入多语言

创建预编译的原生镜像

提供一系列工具来监视、调试和配置所有代码

具体就不介绍了,阅读我之前分享的这篇文章:Oracle 发布了一个全栈虚拟机 GraalVM


重点来看原生镜像功能:

image.png

GraalVM 可以预编译成原生镜像,从而极大提速了启动时间,并能减少 JVM 应用的内存占用。现在你知道为什么 Spring Native 启动那么快的原因了!


Spring Native 正是通过 GraalVM 提供了对传统 Spring 应用程序的轻量级运行方式,在不用修改任何传统应用程序代码的情况下,通过集成 Spring Native 项目就能轻松实现。


开始尝鲜

构建 Spring Native 应用的两种方式:


1、使用 Spring Boot Buildpacks 来生成一个包含原生可执行文件的轻量级容器;


2、使用 GraalVM native image Maven 插件来生成一个包含原生可执行文件;


本文使用第一种方式进行尝鲜!


1、环境要求

这种方式需要安装 Docker 环境:


Linux 需要配置非 root 用户可运行

Mac 需要配置最大内存为 8G 或以上

因为我本地已经装好了,这里不再演示了,不会的点击这里阅读参考一下,或者关注公众号:Java技术栈,在历史文章中搜索阅读。


2、添加依赖

Spring Native 在 start.spring.io 上面已经可以开始使用了,在页面上添加一个 "Spring Native" 依赖进去就好,如下所示:

image.png

Spring Boot:

image.png

注意依赖版本:

Spring Native 最新版本为:0.9.2,只支持 Spring Boot 2.4.5

3、添加 Spring AOT 插件

添加 Spring AOT 插件:

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.springframework.experimental</groupId>
            <artifactId>spring-aot-maven-plugin</artifactId>
            <version>0.9.2</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>

Spring AOT 插件执行所需的提前转换,以提升原生镜像的兼容性。

4、开启原生镜像支持

在 Spring Boot Maven 插件中增加以下配置:

image.png

image.png

本文所有代码已上传至:https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice


7、构建原生应用

Maven 插件构建命令:


mvn spring-boot:build-image


这个会创建一个 Linux 容器,使用 GraalVM 原生镜像编译器构建出原生应用程序,容器镜像默认只安装在本地。


在 IDEA 插件中运行:

image.png

配置好后开始构建:

image.png

会看到大量这样的错误,不用理会,这个会在未来移除。

image.png

最终构建完成,一个简单的 Spring Boot 应用程序,这个构建却过程花了我 4 分钟。。


8、运行原生应用

使用平常运行 Docker 镜像的方式就能运行原生应用:


docker run --rm -p 8080:8080


当然也可以在项目中编写 docker-compose.yml 文件的方式,这里不再演示,感兴趣的可以关注公众号:Java技术栈,在历史文章中搜索阅读 Docker 系列文章。


一般情况下,运行原生应用程序只需要 100 毫秒以下,而运行基于 JVM 的应用程序大概需要 15 秒左右。


事实是否如此呢,一起来看看!

image.png

我天,82 毫秒就启动了,启动确实快。

再来访问我们之前写的接口:

http://localhost:8080/native/hi

image.png

image.png

image.png

image.png

Docker 镜像大小:80.7 M,而基于 JVM 运行的可执行 jar 包却只有不到 20M。


这是因为原生镜像不仅包含了应用程序中所使用到的来自 JDK、Spring 中的必须项,还包含了一个最小化的 OS 系统层,所以肯定是要比之前的要大不少。


总结

本文介绍了 Spring Native 的特点,及演示了基于 Docker 镜像的原生应用。


本文所有演示代码已上传至:


https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice


感兴趣的都可以 Star 下该仓库,包含了之前写的 Spring Boot 教程及示例源码。


当然除了基于 Docker 镜像,还可以使用原生镜像 Maven 插件的方式,那种方式不需要 Docker,但需要安装原生镜像编译器 GraalVM,道理是一样的,这里就不再演示了,有兴趣的可以参考:


https://docs.spring.io/spring-native/docs/current/reference/htmlsingle/#getting-started-native-image


如果有使用 Docker,那第一种肯定是更好的方式,所有的依赖都打包到一个镜像中了,避免了环境污染。


最后总结一下就是,Spring Native 可以无需 JVM 运行,构建慢、启动快、内存占用少、运行优化少,另外还有很多 Java 特性受限,比如:反射、动态代理等都需要通过提前配置化,因为 Java 是一种动态链接的语言,原生应用都要提前编译,这个像反射、动态代理这种特性就会受限。


另外,目前 Spring Native 还处于 Beta 测试版本,现阶段肯定还会存在很多问题,未来可能也还会有变更,不过我会继续关注的,后续我也会更新更多 Java 系列最新技术实战文章,公众号Java技术栈第一时间推送。请大家持续关注哦!


本节所有内容都是参考官网最新文档,可谓是做了第一个吃螃蟹的人,觉得我的文章对你用收获的话,动动小手,给个在看、转发,原创不易,栈长需要你的鼓励。


版权申明:本文系公众号 "Java技术栈" 原创,原创实属不易,转载、引用本文内容请注明出处,禁止抄袭、洗稿,请自重,尊重大家的劳动成果和知识产权,抄袭必究。

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