Spring 在今年 3 月份推出了 Spring Native Beta 版本，我本來還想著等正式發(fā)布了再研究下，不用等了，現(xiàn)在我們就來嘗嘗鮮。

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

Spring Native 簡(jiǎn)介

我們都知道，傳統(tǒng)的 Spring 應(yīng)用程序都是必須依賴于 Java 虛擬機(jī)（JVM）運(yùn)行的，Spring Native 的誕生就是無需 JVM，它提供了另外一種運(yùn)行和部署 Spring 應(yīng)用的方式（目前只支持 Java 和 Kotlin），通過 GraalVM 將 Spring 應(yīng)用程序編譯成原生鏡像。

Spring Native 特點(diǎn)

1、無需 JVM 環(huán)境， Spring Native 應(yīng)用程序可以作為一個(gè)可執(zhí)行文件獨(dú)立部署；

2、應(yīng)用即時(shí)啟動(dòng)，一般情況下應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)間 < 100ms；

3、即時(shí)的峰值性能；

4、更少的內(nèi)存消耗；

Spring Native 缺點(diǎn)

Spring Native 應(yīng)用啟動(dòng)那么快也是有代價(jià)的，和 JVM 應(yīng)用相比：

1、構(gòu)建更笨重、構(gòu)建時(shí)間更長；

2、更少的運(yùn)行時(shí)優(yōu)化；

3、很多 Java 功能受限；

4、很多特性還很不成熟；

Spring Native 應(yīng)用場(chǎng)景

1、Spring Cloud 無服務(wù)器化（Serverless）；

2、以更廉價(jià)持久的方式運(yùn)行 Spring 微服務(wù)；

3、非常適合 Kubernetes 平臺(tái)，如：VMware Tanzu；

4、為 Spring 應(yīng)用創(chuàng)建更佳的容器鏡像；

Spring Native 和 JVM 的區(qū)別

1、Spring Native 構(gòu)建時(shí)會(huì)進(jìn)行應(yīng)用程序靜態(tài)分析；

2、Spring Native 構(gòu)建時(shí)會(huì)移除未被使用的組件；

3、Spring Native 反射、資源、動(dòng)態(tài)代理需要配置化；

4、Spring Native 構(gòu)建時(shí)的 classpath 是固定不變的；

5、Spring Native 沒有類延遲加載，可執(zhí)行文件包含所有內(nèi)容都在啟動(dòng)時(shí)加載到內(nèi)存；

6、Spring Native 構(gòu)建時(shí)會(huì)運(yùn)行一些代碼；

7、Spring Native 對(duì)于 Java 應(yīng)用程序還存在一些局限性；

GraalVM 簡(jiǎn)介

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

GraalVM 是一個(gè)由 Oracle 開發(fā)的全棧通用虛擬機(jī)，擁有高性能、跨語言交互等逆天特性，不僅支持了 Java、Scala、Groovy、Kotlin 等基于 JVM 的語言，以及 C、C++ 等基于 LLVM 的語言，還支持其他像 JavaScript、Ruby、Python 和 R 語言等，可提高多種語言的運(yùn)行速度和吞吐量。

GraalVM 有以下幾個(gè)特性。

• 更加高效快速的運(yùn)行代碼
• 能與大多數(shù)編程語言直接交互
• 使用 Graal SDK 嵌入多語言
• 創(chuàng)建預(yù)編譯的原生鏡像
• 提供一系列工具來監(jiān)視、調(diào)試和配置所有代碼

具體就不介紹了，閱讀我之前分享的這篇文章：Oracle 發(fā)布了一個(gè)全棧虛擬機(jī) GraalVM

重點(diǎn)來看原生鏡像功能：

$ javac HelloWorld.java
$ time java HelloWorld
user 0.070s
$ native-image HelloWorld
$ time ./helloworld
user 0.005s

GraalVM 可以預(yù)編譯成原生鏡像，從而極大提速了啟動(dòng)時(shí)間，并能減少 JVM 應(yīng)用的內(nèi)存占用?，F(xiàn)在你知道為什么 Spring Native 啟動(dòng)那么快的原因了！

Spring Native 正是通過 GraalVM 提供了對(duì)傳統(tǒng) Spring 應(yīng)用程序的輕量級(jí)運(yùn)行方式，在不用修改任何傳統(tǒng)應(yīng)用程序代碼的情況下，通過集成 Spring Native 項(xiàng)目就能輕松實(shí)現(xiàn)。

開始嘗鮮

構(gòu)建 Spring Native 應(yīng)用的兩種方式：

1、使用  Spring Boot Buildpacks 來生成一個(gè)包含原生可執(zhí)行文件的輕量級(jí)容器；

2、使用 GraalVM native image Maven 插件來生成一個(gè)包含原生可執(zhí)行文件；

本文使用第一種方式進(jìn)行嘗鮮！

1、環(huán)境要求

這種方式需要安裝 Docker 環(huán)境：

• Linux 需要配置非 root 用戶可運(yùn)行
• Mac 需要配置最大內(nèi)存為 8G 或以上

因?yàn)槲冶镜匾呀?jīng)裝好了，這里不再演示了，不會(huì)的點(diǎn)擊這里閱讀參考一下，或者關(guān)注公眾號(hào)：Java技術(shù)棧，在歷史文章中搜索閱讀。

2、添加依賴

Spring Native 在 start.spring.io 上面已經(jīng)可以開始使用了，在頁面上添加一個(gè) "Spring Native" 依賴進(jìn)去就好，如下所示：

Spring Boot：

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.4.5</version>
    <relativePath/>
</parent>

Spring Native：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.experimental</groupId>
        <artifactId>spring-native</artifactId>
        <version>${spring-native.version}</version>
    </dependency>
</dependencies>

注意依賴版本：

Spring Native 最新版本為：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 插件執(zhí)行所需的提前轉(zhuǎn)換，以提升原生鏡像的兼容性。

4、開啟原生鏡像支持

在 Spring Boot Maven 插件中增加以下配置：

<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>

5、添加 Maven 倉庫支持

Spring Native 依賴和插件需要在 Spring 倉庫中下載，需要添加以下配置。

<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>

如果不能正常下載 Native 依賴和插件，需要檢查 Maven 的 settings.xml 文件：

<mirror>
    <id>nexus-aliyun</id>
    <mirrorOf>*,!spring-release</mirrorOf>
    <name>Nexus aliyun</name>
    <url>http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public</url>
</mirror>

把 mirrorOf 值由 * 修改為：*,!spring-release

6、添加測(cè)試接口

添加一個(gè)測(cè)試接口，原生應(yīng)用啟動(dòng)后，方便測(cè)試下可行性。

/**
 * 微信公眾號(hào)：Java技術(shù)棧
 */
@SpringBootApplication
@RestController
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class);
    }


    @RequestMapping("/native/hi")
    @ResponseBody
    public String hiNative() {
        return "hi native application...";
    }


}

本文所有代碼已上傳至：https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice

7、構(gòu)建原生應(yīng)用

Maven 插件構(gòu)建命令：

mvn spring-boot:build-image

這個(gè)會(huì)創(chuàng)建一個(gè) Linux 容器，使用 GraalVM 原生鏡像編譯器構(gòu)建出原生應(yīng)用程序，容器鏡像默認(rèn)只安裝在本地。

在 IDEA 插件中運(yùn)行：

配置好后開始構(gòu)建：

會(huì)看到大量這樣的錯(cuò)誤，不用理會(huì)，這個(gè)會(huì)在未來移除。

最終構(gòu)建完成，一個(gè)簡(jiǎn)單的 Spring Boot 應(yīng)用程序，這個(gè)構(gòu)建卻過程花了我 4 分鐘。。

8、運(yùn)行原生應(yīng)用

使用平常運(yùn)行 Docker 鏡像的方式就能運(yùn)行原生應(yīng)用：

docker run --rm -p 8080:8080

當(dāng)然也可以在項(xiàng)目中編寫 docker-compose.yml 文件的方式，這里不再演示，感興趣的可以關(guān)注公眾號(hào)：Java技術(shù)棧，在歷史文章中搜索閱讀 Docker 系列文章。

一般情況下，運(yùn)行原生應(yīng)用程序只需要 100 毫秒以下，而運(yùn)行基于 JVM 的應(yīng)用程序大概需要 15 秒左右。

事實(shí)是否如此呢，一起來看看！

我天，82 毫秒就啟動(dòng)了，啟動(dòng)確實(shí)快。

再來訪問我們之前寫的接口：

http://localhost:8080/native/hi

輸出正常，原生應(yīng)用驗(yàn)證完成。

另外，在 target 目錄中也生成了可執(zhí)行的 jar 包：

然后我們用傳統(tǒng) JVM 環(huán)境來運(yùn)行下：

java -jar spring-boot-native-1.0.jar

啟動(dòng)時(shí)間：1.903 秒，雖然看起來差距不大，但原生應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)間（0.082 秒）也比 JVM 快了 23 倍，在不同的代碼量面前可能會(huì)有較大差距的體現(xiàn)。

當(dāng)然這只是我測(cè)試的參考時(shí)間，但可以說明的原生應(yīng)用運(yùn)行確實(shí)要比 JVM 快不少！

我們?cè)賮肀葘?duì)下包的大小

查看剛生成的 Docker 鏡像：

docker image ls

查看基于 JVM 的可執(zhí)行 jar 包：

這是因?yàn)樵R像不僅包含了應(yīng)用程序中所使用到的來自 JDK、Spring 中的必須項(xiàng)，還包含了一個(gè)最小化的 OS 系統(tǒng)層，所以肯定是要比之前的要大不少。

總結(jié)

本文介紹了 Spring Native 的特點(diǎn)，及演示了基于 Docker 鏡像的原生應(yīng)用。

本文所有演示代碼已上傳至：

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

感興趣的都可以 Star 下該倉庫，包含了之前寫的 Spring Boot 教程及示例源碼。

當(dāng)然除了基于 Docker 鏡像，還可以使用原生鏡像 Maven 插件的方式，那種方式不需要 Docker，但需要安裝原生鏡像編譯器 GraalVM，道理是一樣的，這里就不再演示了，有興趣的可以參考：

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

如果有使用 Docker，那第一種肯定是更好的方式，所有的依賴都打包到一個(gè)鏡像中了，避免了環(huán)境污染。

最后總結(jié)一下就是，Spring Native 可以無需 JVM 運(yùn)行，構(gòu)建慢、啟動(dòng)快、內(nèi)存占用少、運(yùn)行優(yōu)化少，另外還有很多 Java 特性受限，比如：反射、動(dòng)態(tài)代理等都需要通過提前配置化，因?yàn)?Java 是一種動(dòng)態(tài)鏈接的語言，原生應(yīng)用都要提前編譯，這個(gè)像反射、動(dòng)態(tài)代理這種特性就會(huì)受限。

另外，目前 Spring Native 還處于 Beta 測(cè)試版本，現(xiàn)階段肯定還會(huì)存在很多問題，未來可能也還會(huì)有變更，不過我會(huì)繼續(xù)關(guān)注的，后續(xù)我也會(huì)更新更多 Java 系列最新技術(shù)實(shí)戰(zhàn)文章，公眾號(hào)Java技術(shù)棧第一時(shí)間推送。請(qǐng)大家持續(xù)關(guān)注哦！

本節(jié)所有內(nèi)容都是參考官網(wǎng)最新文檔，可謂是做了第一個(gè)吃螃蟹的人，覺得我的文章對(duì)你用收獲的話，動(dòng)動(dòng)小手，給個(gè)在看、轉(zhuǎn)發(fā)，原創(chuàng)不易，棧長需要你的鼓勵(lì)。

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