使用GraalVM 构建 Spring Boot 3.0 原生可执行文件

╰半夏微凉° 2024-03-30 09:54 26阅读 0赞

## GraalVM 介绍 ##

既然是VM，那肯定也是一个虚拟机，那它跟JVM有关系吗？有一定关系，GraalVM 可以完全取代上面提到的那几种虚拟机，比如 HotSpot。把你之前运行在 HotSpot 上的代码直接平移到 GraalVM 上，不用做任何的改变，甚至都感知不到，项目可以完美的运行。但是 GraalVM 还有更广泛的用途，不仅支持 Java 语言，还支持其他语言。这些其他语言不仅包括嫡系的 JVM 系语言，例如 Kotlin、Scala，还包括例如 JavaScript、Nodejs、Ruby、Python 等，如图。  
![在这里插入图片描述][3cf56d7a5aa441fa9da20e9130bd5254.png]

## GraalVM Native Image 介绍 ##

GraalVM Native Image 是GraalVM 提供的一种能够将Spring Boot 程序打包成云原生可执行文件的技术，并且比JVM 占用更少的内存和更快的启动速度，非常适合使用容器部署和在Faas平台使用。  
与在JVM运行的应用程序不同，GraalVM Native Image需要提前对代码进行编译处理才能创建可执行文件，GraalVM Native Image 的运行不需要提供JVM虚拟机。

> GraalVM 文档地址：https://www.graalvm.org/latest/docs/getting-started/  
> GraalVM Native Image 文档地址：https://www.graalvm.org/latest/reference-manual/native-image/

## 创建第一个GraalVM云原生应用程序 ##

有两种办法创建原生应用程序：

*  使用Cloud Native Buildpacks 来生成一个包含可执行应用程序的轻量级容器
 *  使用GraalVM Native 构建工具生成一个可执行文件

下面示例使用GraalVM Native来构建。

### 环境准备 ###

#### 安装GraalVM SDK ####

##### 压缩包安装 #####

下载对应版本软件：  
`https://github.com/graalvm/graalvm-ce-builds/releases`

*  **Windows**

1.  解压ZIP包到安装目录
2.  配置`path`路径到GraalVM 的`bin`目录

> setx /M PATH “C:\\Progra~1\\Java<graalvm>\\bin;%PATH%”

1.  配置`JAVA_HOME`到GraalVM 的安装目录

> setx /M JAVA\_HOME “C:\\Progra~1\\Java<graalvm>”

1.  重启，测试

![在这里插入图片描述][5a182fdd9a7144999f4e2d622e935f4d.png]

*  **Linux**

1.  解压ZIP包到指定目录

> tar -xzf graalvm-ce-java-linux--.tar.gz

1.  配置`PATH`路径

> export PATH=/path/to//bin:$PATH

1.  配置`JAVA_HOME`路径

> export JAVA\_HOME=/path/to/

1.  测试

*  **MAC**

1.  解压ZIP包

> tar -xzf graalvm-ce-java-darwin-amd64-.tar.gz

如果使用的是macOS Catalina更高版本，可能需要执行如下命令：  
`sudo xattr -r -d com.apple.quarantine /path/to/graalvm`

1.  移动解压的包到`/Library/Java/JavaVirtualMachines`

> sudo mv graalvm-ce-java- /Library/Java/JavaVirtualMachines

验证是否成功：/usr/libexec/java\_home -V 将会得到一个安装的JDK目录

1.  配置`PATH`路径

> export PATH=/Library/Java/JavaVirtualMachines//Contents/Home/bin:$PATH

1.  配置`JAVA_HOME`路径

> export JAVA\_HOME=/Library/Java/JavaVirtualMachines//Contents/Home

##### IDEA 安装 #####

使用IDEA内置功能即可，下载有点慢，这边IDEA只有基于Java 19 的版本

![在这里插入图片描述][44922c11b48e4435bfd1ddd5fd3e743a.png]

使用IDEA 下载后，只能在IDEA内部运行应用程序，如果要使用maven 打包，还需要配置`PATH`和`JAVA_HOME`路径，同压缩包安装方式

#### 安装Native Image 工具 ####

如果没有安装该工具，maven 在打包的时候会自动下载，但建议提前安装打包工具

> gu install native-image

![在这里插入图片描述][fdad25427dd84a6e870bbbe39c5ac2d0.png]

#### 安装Native Image依赖的本地环境 ####

因为要编译成指定本地可执行文件，比如exe，需要Windows安装了Microsoft Visual C++ (`MSVC`)，  
MAC 需要安装xcode，通过`xcode-select --install`,  
Linux `sudo yum install gcc glibc-devel zlib-devel`  
Ubuntu `sudo apt-get install build-essential libz-dev zlib1g-dev`  
其他Linux `sudo dnf install gcc glibc-devel zlib-devel libstdc++-static`

这里以Windows为例，安装 Visual Studio 2017 或更高版本的 构建工具和 `Windows 10 SDK`

### 使用start.spring.io创建一个Spring Boot 3.0应用 ###

1、选择Java 17 版本  
2、选择GraalVM Native Support、Spring Web

![在这里插入图片描述][26f0bd34a96846dca022b613dc0d5597.png]

创建后的pom.xml

<?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>3.0.0</version>
            <relativePath/> 
        </parent>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>graalvm-native-application</artifactId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
        <name>graalvm-native-application</name>
        <description>graalvm-native-application</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-test</artifactId>
                <scope>test</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    
        <build>
            <plugins>
                <plugin>
                    <groupId>org.graalvm.buildtools</groupId>
                    <artifactId>native-maven-plugin</artifactId>
                </plugin>
                <plugin>
                    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                </plugin>
            </plugins>
        </build>
    
    </project>

3、写一个简单的接口

package com.example.graalvmnativeapplication;
    
    import org.springframework.boot.SpringApplication;
    import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
    
    @RestController
    @SpringBootApplication
    public class GraalvmNativeApplication {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
            SpringApplication.run(GraalvmNativeApplication.class, args);
        }
    
        @RequestMapping("/")
        String home() {
        
            return "Hello World!";
        }
    
    }

4、打包可执行文件  
在 安装VS 中找到 x64 Native Tools Command Prompt 执行如下命令

> mvn -Pnative native:compile

一共7个步骤，花费了差不多2分钟打包完，生成的可执行文件在`target`目录

![在这里插入图片描述][5b55a63ebd164cf0bfb6d13e50c120ac.png]  
5、运行可执行文件  
双击exe文件，Spring Boot 应用程序几乎瞬间启动完毕，文件大小有68M，对于一个没什么业务代码的demo来说，确实太大了。

![在这里插入图片描述][99c0457ea537429c9aedae3e1bb47032.png]

访问地址`http://localhost:8080/`，能正常访问。

![在这里插入图片描述][82663650ace146e0b026f4aa9e3d4ed0.png]  
6、与Java 17 比较

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>VM</th> 
   <th>包大小</th> 
   <th>启动时间</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>GraalVM Native Image</td> 
   <td>68M</td> 
   <td>0.15s</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Java 17</td> 
   <td>18M</td> 
   <td>2.15s</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Java 8</td> 
   <td>16.5M</td> 
   <td>3.5s</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

从这个DEMO看出，使用GraalVM Spring Boot 的启动时间确实快乐很多，但同时包也大了很多 ，有点空间换时间的意思。如果要打包原生可执行文件的话，环境配置也比较繁琐。不过使用GraalVM 来替代JVM 跑Java 程序还是很值得尝试的。

参考资料：

> 1.  https://www.graalvm.org/latest/docs/getting-started/windows/ （GraalVM在 Windows的使用）
> 2.  https://blog.csdn.net/q412086027/article/details/113878426 （给了我启发）
> 3.  https://medium.com/graalvm/using-graalvm-and-native-image-on-windows-10-9954dc071311 （比较清楚的Windows 配置步骤）

> 作者其他文章：  
> Grafana 系列文章，版本：OOS v9.3.1（更新中）
> 
> 1.  [Grafana 的介绍和安装][Grafana]
> 2.  [Grafana监控大屏配置参数介绍（一）][Grafana 1]
> 3.  [Grafana监控大屏配置参数介绍（二）][Grafana 2]
> 4.  [Grafana监控大屏可视化图表][Grafana 3]
> 
> --------------------
> 
> Spring Boot Admin 2 系列文章：
> 
> 1.  [Spring Boot Admin 参考指南][Spring Boot Admin]
> 2.  [SpringBoot Admin服务离线、不显示健康信息的问题][SpringBoot Admin]
> 3.  [Spring Boot Admin2 @EnableAdminServer的加载][Spring Boot Admin2 _EnableAdminServer]
> 4.  [Spring Boot Admin2 AdminServerAutoConfiguration详解][Spring Boot Admin2 AdminServerAutoConfiguration]
> 5.  [Spring Boot Admin2 实例状态监控详解][Spring Boot Admin2]
> 6.  [Spring Boot Admin2 自定义JVM监控通知][Spring Boot Admin2 _JVM]
> 7.  [Spring Boot Admin2 自定义异常监控][Spring Boot Admin2 1]
> 8.  [Spring Boot Admin 监控指标接入Grafana可视化][Spring Boot Admin _Grafana]

[3cf56d7a5aa441fa9da20e9130bd5254.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/66a0d76f5ff84a699a224ef480aa31c8.png
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[Grafana]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/128260639
[Grafana 1]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/128280232
[Grafana 2]: https://blog.csdn.net/weixin_40972073/article/details/128292597
[Grafana 3]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/128309734
[Spring Boot Admin]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/125567451
[SpringBoot Admin]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/125302909
[Spring Boot Admin2 _EnableAdminServer]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/127986764
[Spring Boot Admin2 AdminServerAutoConfiguration]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/127990150
[Spring Boot Admin2]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/127992400
[Spring Boot Admin2 _JVM]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/128029153
[Spring Boot Admin2 1]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/128046695?spm=1001.2014.3001.5502
[Spring Boot Admin _Grafana]: https://itsaysay.blog.csdn.net/article/details/128089324?spm=1001.2014.3001.5502