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Spring Native實現(xiàn)0.059s啟動一個SpringBoot項目

 更新時間：2024年02月12日 09:01:41   作者：Hello.Reader  
Spring Native是Spring框架的一個子項目,旨在提供一種將Spring應(yīng)用程序編譯為本地可執(zhí)行文件的方法,從而提高啟動時間和資源效率,本文主要介紹了Spring Native實現(xiàn)0.059s啟動一個SpringBoot項目,感興趣的可以了解一下

前言

最近自己用Spring Cloud Alibaba做了一個微服務(wù)架構(gòu)的項目，部署的時候遇到了難題：內(nèi)存不夠。目前該項目有7個微服務(wù)，因為我只有一臺阿里云的服務(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個多G，剩下的1個多G內(nèi)存在部署4個微服務(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，JVM就會增大堆直到-Xmx的最大限制；空余堆內(nèi)存大于70%時，JVM會減少堆直到 -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的所以這個參數(shù)可省略。配置完成后，啟動服務(wù)發(fā)現(xiàn)內(nèi)存確實變小了，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)來實現(xiàn)我的需求。（該技術(shù)正處于快速迭代階段，變動較大，建議用于個人學(xué)習(xí)，不要用于生產(chǎn)）

SpringBoot項目使用Spring Native后：

  • 應(yīng)用啟動速度特別快，毫秒級別
  • 運(yùn)行時更低的內(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，代價是構(gòu)建時間更長(即使是一個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)計為打包在輕量級容器中的原生部署選項。實際上，目標(biāo)是在這個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算、邊緣計算等領(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，但也因為這個原因，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”。

在這里插入圖片描述

實戰(zhàn)

本次實戰(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

    在這里插入圖片描述

    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來實現(xiàn)Spring Boot 原生應(yīng)用程序的構(gòu)建，成功執(zhí)行后會直接生成一個docker鏡像，然后run這個鏡像就可以了，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命令后會生成一個可執(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(需要用到部分單個組件：2個MSVC，1個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

因為每個微服務(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。

安裝Graal VM(graalvm-ce-java11-windows-amd64)

官方下載地址：

https://www.graalvm.org/downloads/

在這里插入圖片描述

在這里插入圖片描述

配置環(huán)境變量

在這里插入圖片描述

在這里插入圖片描述

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個都配，后續(xù)可以自行測試。

檢驗是否安裝成功

在這里插入圖片描述

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

在這里插入圖片描述

在bin目錄下打開cmd，輸入以下命令，等待安裝

$ gu install -L native-image*

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/

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Spring Boot項目，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，以上只是一個最基本的配置案例，實際開發(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

在這里插入圖片描述

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

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

在這里插入圖片描述

創(chuàng)建并運(yùn)行容器

查看所有鏡像

在這里插入圖片描述

spring-native就是構(gòu)建的鏡像

創(chuàng)建并運(yùn)行容器

在這里插入圖片描述

在Docker Desktop查看日志，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用成功啟動，啟動僅耗時。，也就是59ms，果然印證了Spring Native啟動是毫秒級別這句話。

在這里插入圖片描述

成功調(diào)用接口

在這里插入圖片描述

在Docker Desktop查看占用內(nèi)存，僅28M左右。

在這里插入圖片描述

不使用Spring Native啟動應(yīng)用

在這里插入圖片描述

啟動耗時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)。

https://docs.spring.io/spring-native/docs/current/reference/htmlsingle/index.html

到此這篇關(guān)于Spring Native實現(xiàn)0.059s啟動一個SpringBoot項目的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Spring Native啟動項目內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！ 

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