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关于spring:Spring-AOT应用实践

jiezi

环境筹备

操作系统：MacOS Monterey 12.5.1

CPU: Intel I7

装置java17

  1. 从 Oracle 下载 java17 对应版本，并装置在 Mac 零碎中
  2. 设置环境变量便于疾速切换 shell 的环境。以以后用户的 zsh 为例, 以后用户 home 下的 .zshrc 文件中减少内容
# 指定 java17 的 home 目录
export JAVA_17_HOME='/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk-17.jdk/Contents/
Home'
# 疾速将 JAVA 的 HOME 指定为 java17 的 home 目录，零碎上装置多 jdk 版本时好用
alias java17="export JAVA_HOME=$JAVA_17_HOME"
# 设置 maven 别名，在应用 maven 命令时先设置以后 shell 的 java 环境
alias mvn17='java17;mvn'

在 IDE 中开发代码间接指定目录设置我的项目的 JDK 版本为 java17 即可，倡议应用最新版本的IDEA

装置Graalvm

  1. 下载对应零碎对应 JDK 版本的 Graalvm，下载页面地址：https://github.com/graalvm/graalvm-ce-builds/releases/tag/vm-22.3.1

  2. 设置 Graalvm 的 home 目录

    # 将 Graalvm 的 home 门路增加到零碎变量中
export GRAALVM_HOME='/Users/{userName}/{path}/graalvm-ce-java17-amd64/Contents/Home'
# 将 graalvm 的 bin 目录增加到零碎 path 中，能够间接应用 bin 下的命令，不再须要残缺的门路
export PATH=$GRAALVM_HOME/bin:$PATH

  3. 装置native-image

    $gu install native-image
# 或者应用命令全门路
$GRAALVM_HOME/bin/gu install native-image

最简示例代码

我的项目的代码目录如下：

POM.xml 文件

<?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>
    <!-- 继承自 Springboot 的 parent，因而内置了 native 的 profile 及 plugin 等信息 -->
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>3.0.3</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>cn.followtry.app</groupId>
    <artifactId>spring-image-demo</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>spring-image-demo</name>
    <description> 测试 Spring 的 native image</description>
    <properties>
        <java.version>17</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>io.micrometer</groupId>
            <artifactId>micrometer-registry-prometheus</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <plugins>
        <!-- 构建原生镜像的插件 -->
            <plugin>
                <groupId>org.graalvm.buildtools</groupId>
                <artifactId>native-maven-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <imageName>followtry-image</imageName>
                    <buildArgs>
                    <!-- 开发时可应用，放慢构建速度，部署时须要去掉 -->
                        <buildArg>-Ob</buildArg>
                    </buildArgs>
                </configuration>
            </plugin>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

jAVA 代码

利用启动入口类：

package cn.followtry.app.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class FollowtryImageApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(FollowtryImageApplication.class, args);
    }
}

测试用的 Service

package cn.followtry.app.demo.service;

import jakarta.annotation.PostConstruct;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.stereotype.Service;

/**
 * @author followtry
 * @since 2023/2/24 16:55
 */
@Service
public class HelloService {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(HelloService.class);

    @PostConstruct
    public void init() {System.out.println("HelloService.init");
        log.info("HelloService.init");
    }

    public String sayHello(String name) {
        String msg = "hello," + name;
        log.info(msg);
        return msg;
    }
}

controller 如下：

package cn.followtry.app.demo.web;

import cn.followtry.app.demo.service.HelloService;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
 * @author followtry
 * @since 2023/2/25 20:18
 */
@RestController
@RequestMapping("test")
public class HelloController {

    private final HelloService helloService;

    public HelloController(HelloService helloService) {this.helloService = helloService;}

    @GetMapping("hello")
    public String hello(String name) {return helloService.sayHello(name);
    }
}

为了反对 java17 的编译，须要对 maven 增加编译参数. 如目录 .mvn 下的jvm.config

内容如下：

--add-exports jdk.compiler/com.sun.tools.javac.api=ALL-UNNAMED
--add-exports jdk.compiler/com.sun.tools.javac.processing=ALL-UNNAMED
--add-exports jdk.compiler/com.sun.tools.javac.tree=ALL-UNNAMED
--add-exports jdk.compiler/com.sun.tools.javac.util=ALL-UNNAMED
--add-opens jdk.compiler/com.sun.tools.javac.code=ALL-UNNAMED
--add-opens jdk.compiler/com.sun.tools.javac.jvm=ALL-UNNAMED
--add-opens java.base/java.lang=ALL-UNNAMED
--add-opens java.base/java.math=ALL-UNNAMED
--add-opens java.base/java.util=ALL-UNNAMED
--add-opens java.base/sun.net.www.protocol.https=ALL-UNNAMED
--add-opens=java.base/jdk.internal.misc=ALL-UNNAMED
--add-opens=java.base/java.nio=ALL-UNNAMED
-Dio.netty.tryReflectionSetAccessible=true

能够看出，利用代码根本没什么特别之处，但就这样的一般代码就能够最终被编译成本地可执行的镜像文件。

编译打包

原 jar 包的打包形式

需执行命令 mvn17 clean package(mvn17 来自于文章初始局部自定义的 alias)，编译后的 jar 文件spring-image-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar 大小为 20M，且打包耗时3.96，如图

执行命令 java -jar ./target/spring-image-demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar 启动 java 利用，从图中能够看出利用启动完耗时 2.38 秒，接口 /test/hello?name=zhangsan 能够失常拜访。

native image 打包形式

执行命令mvn17 clean native:compile -Pnative, 经验步骤日志的要害信息包含

Scanning for projects...
maven-clean-plugin:3.2.0:clean
# native 编译前先执行类可达性剖析，将须要编译的类从新生成元数据信息
native-maven-plugin:0.9.20:compile 
native-maven-plugin:0.9.20:add-reachability-metadata
maven-resources-plugin:3.3.0:resources
maven-compiler-plugin:3.10.1:compile
maven-resources-plugin:3.3.0:testResources
maven-compiler-plugin:3.10.1:testCompile
maven-surefire-plugin:2.22.2:test
spring-boot-maven-plugin:3.0.3:process-aot
maven-jar-plugin:3.3.0:jar
spring-boot-maven-plugin:3.0.3:repackage
# 须要的类元数据信息从新生成完后，开始执行 Native 编译

native-maven-plugin:0.9.20:compile
    GraalVM Native Image: Generating 'followtry-image' (executable)...
    [1/7] Initializing...   cost 11.4s
    [2/7] Performing analysis   cost 53.2s
    [3/7] Building universe...  cost 5.4s
    [4/7] Parsing methods...    cost 5.5s
    [5/7] Inlining methods...   cost 2.3s
    [6/7] Compiling methods..   cost 21.1s
    [7/7] Creating image...     cost 9.1s
Finished generating 'followtry-image' in 1m 56s.
Total time:  02:07 min

通过本地镜像编译后，生成的 followtry-image 可执行文件大小为68M, 字节码编译后的 jar 包大小为20M。如图：

利用启动信息：

两种形式的比照信息

原 Jar 形式 Native Image 形式 比照倍数
编译工夫 3.96s 127s Native 编译慢 32 倍
启动工夫 2.38s 0.13s Native 启动工夫快 18 倍
编译后大小 20M 68M Native 包是 Jar 包的 3.4 倍

如文章 (http://george5814.github.io/2023-02-24/spring-aot.html) 中所说，SpringAOT 在执行后会生成 Java 类对应的 BeanDefinition 的 class 信息，该步骤是在 process-aot 时实现的。将打好的 jar 包解压后能够看到如图中减少的几种字节码文件，该文件即为将注解解析后生成的类编译而成，是为了在 graalvm 执行 native 编译时类肯定存在。

另一个比拟要害的是在 META-INF 中生成的反射、资源等的配置文件。已反射的配置文件 reflect-config.json 为例，如下图中示例，可看出 SpringBoot 的 maven 插件曾经自定找到反射类信息并将其作为配置进行生成。

结语

本文次要解说了从环境装置，代码编写，编译启动，打包形式比照等方面简略介绍了 SpringBoot3.0 在 native image 的入门应用，其中的 AOT 原理机制解析待后续文章持续输入。

参考文章

https://www.baeldung.com/spring-native-intro#overview-1
https://graalvm.github.io/native-build-tools/latest/graalvm-s…
https://github.com/graalvm/graalvm-demos/tree/master/spring-native-image

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