使用 Spring Native 毫秒级启动 SpringBoot 项目，并且大量减少占用的内存

港控/mmm° 2023-09-23 15:54 8阅读 0赞

## Spring Native是什么 ##

近几年“原生”一词一直泛滥在云计算、边缘计算等领域中，而原生宠幸的语言也一直都是Golang，Rust等脱离Sandbox运行的开发语言。Java得益于上世纪流行的一次编译，到处执行的理念，流行至今，但也因为这个原因，导致Java程序脱离不了JVM运行环境，使得不那么受原生程序的青睐。在云原生泛滥的今天，臃肿的JVM使Java应用程序对比其他语言显得无比的庞大，各路大神也想了很多方式让Java变的更“原生”。

Spring Native 为使用GraalVM 原生映像编译器将 Spring 应用程序编译为原生可执行文件提供 beta 支持，以提供通常设计为打包在轻量级容器中的原生部署选项。实际上，目标是在这个新平台上支持几乎未修改的 Spring Boot 应用程序。

## 配置环境 ##

OS：Windows10 21H2
    IDE：IntelliJ IDEA 2022.1.3
    JDK：graalvm-ce-java11-22.2.0
    Maven：3.5.4
    Docker Desktop for Windows: 4.12.0
    Spring Boot：2.7.4
    Spring Native：0.12.1

使用 Spring Native 的应用程序应该使用 Java 11 或 Java 17 编译。

构建 Spring Boot 原生应用程序有两种主要方法：

*  使用Spring Boot Buildpacks 支持生成包含本机可执行文件的轻量级容器。
 *  使用GraalVM 原生镜像 Maven 插件支持生成原生可执行文件。

方法1就是在SpringBoot2.3后，可以使用`spring-boot-maven-plugin`插件来构建docker镜像，使用`mvn spring-boot:build-image`命令结合Docker的API来实现Spring Boot 原生应用程序的构建，成功执行后会直接生成一个docker镜像，然后run这个镜像就可以了，不用我们再写`Dockerfile`了，相关的参数配置都在pom.xml中配置(该插件的configuration标签下，和fabric8或spotify的`docker-maven-plugin`很相似)。

方法2不需要安装docker，但要安装Visual Studio，然后执行`mvn -Pnative package`命令后会生成一个可执行文件(.exe)，运行即可。

主要区别如下

1 环境依赖不同

*  方法1需要安装Docker
 *  方法2需要安装Visual Studio(需要用到部分单个组件：2个MSVC，1个Windows 10 SDK)

2 执行的maven命令不同

*  方法1是`mvn spring-boot:build-image`
 *  方法2是`mvn -Pnative package`

因为每个微服务使用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`的方式构建Spring Boot原生应用程序。

## 安装Graal VM ##

官方下载地址：

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

![07e54c5f4f636c1ec8b76b9fc37e098b.png][]

![2391e98df964b9ae7ff4674ec45f2990.png][]

## 配置环境变量 ##

![ef04878c67c38d73f2ff088ec4c0cb89.png][]

![4d5420bd3bb1727d89b19f40db95dc3d.png][]

![2266815ada18f375f6d1697315f3b6a2.png][]

检验是否安装成功

![61712d1abcc7f69f838453250161ad6a.png][]

## 安装native-image ##

打开新的cmd，输入以下命令，等待安装

gu install native-image

## 安装 Docker Desktop for Windows ##

具体步骤略，按照官方文档操作即可：https://docs.docker.com/desktop/windows/install/

## 创建Springboot项目 ##

![a14a6e2b790d96540e2eee4ab04c1d20.png][]

![3dbaaed44de7ea3d4ff3c3b4efbe8411.png][]

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>2.7.4</version>
      <relativePath/> 
     </parent>
     <groupId>com.example</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>0.12.1</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>
    
      <dependency>
       <groupId>org.projectlombok</groupId>
       <artifactId>lombok</artifactId>
       <optional>true</optional>
      </dependency>
      <dependency>
       <groupId>org.springframework.boot</groupId>
       <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
       <scope>test</scope>
      </dependency>
     </dependencies>
    
     <build>
      <plugins>
       <plugin>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
        <configuration>
         <excludes>
          <exclude>
           <groupId>org.projectlombok</groupId>
           <artifactId>lombok</artifactId>
          </exclude>
         </excludes>
         <classifier>${repackage.classifier}</classifier>
         <image>
          <builder>paketobuildpacks/builder:tiny</builder>
          <env>
           <BP_NATIVE_IMAGE>true</BP_NATIVE_IMAGE>
           <BPE_DELIM_JAVA_TOOL_OPTIONS xml:space="preserve"> </BPE_DELIM_JAVA_TOOL_OPTIONS>
           <BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>-Xms128m</BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>
           <BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>-Xmx128m</BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>
           <BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>-Xss256k</BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>
           <BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>-XX:ParallelGCThreads=2</BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>
           <BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>-XX:+PrintGCDetails</BPE_APPEND_JAVA_TOOL_OPTIONS>
          </env>
         </image>
        </configuration>
       </plugin>
       <plugin>
        <groupId>org.springframework.experimental</groupId>
        <artifactId>spring-aot-maven-plugin</artifactId>
        <version>${spring-native.version}</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>
     <repositories>
      <repository>
       <id>spring-releases</id>
       <name>Spring Releases</name>
       <url>https://repo.spring.io/release</url>
       <snapshots>
        <enabled>false</enabled>
       </snapshots>
      </repository>
     </repositories>
     <pluginRepositories>
      <pluginRepository>
       <id>spring-releases</id>
       <name>Spring Releases</name>
       <url>https://repo.spring.io/release</url>
       <snapshots>
        <enabled>false</enabled>
       </snapshots>
      </pluginRepository>
     </pluginRepositories>
    
    </project>

本文介绍的是Spring Native0.12.1版本，其对应的Spring Boot版本必须是2.7.4，以上只是一个最基本的配置案例，实际开发中还需要在`spring-boot-maven-plugin`插件的`configuration`标签下配置其他许许多多的参数。

例如docker远程的地址和证书的路径、jvm调优参数、配置文件指定、docker镜像名端口仓库地址等等，最好的方法就是看`spring-boot-maven-plugin`的官方文档，这里以配置jvm参数为例

![891cc90de04f9f1987a75fb0de913cb4.png][]

配置官方文档：

> https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.6.2/maven-plugin/reference/htmlsingle/\#build-image

为了测试我这里配置Springboot项目端口为8888，并且添加了一个获取当前日期的API。

![1a8bf052bdcfe3b3eb6ad01b11cd645b.png][]

![03e196b384ad609ca9ed994041c36cf6.png][]

执行maven命令

mvn clean
    mvn '-Dmaven.test.skip=true' spring-boot:build-image

下载完相关依赖后，电脑就会开始构建编译项目，查看任务管理器可以发现在构建和编译过程中CPU利用率很高，内存使用量也很高，根据电脑配置和网络状态不同使用的构建时间也不相同。

构建成功如下图：

![db4e771a4d3457eefea626682131adc2.png][]

## 创建并运行容器 ##

查看所有镜像`docker images`

![d892967cbc3b50554700581305e2b0d6.png][]

`spring-native`就是构建的镜像

创建并运行容器

docker run -id -p 8888:8888 --name=native-app spring-native:0.0.1-SNAPSHOT 59178df9f49b

在`Docker Desktop`查看日志，发现应用成功启动，启动仅耗时31ms，果然印证了Spring Native启动是毫秒级别这句话。

![d89f9d84598adf76ad2810645e6a994b.png][]

在`Docker Desktop`查看占用内存，仅46M左右。

![48fd2820ebb0e2a1f5e986a710b0d1ab.png][]

成功调用接口

![45bb9a5aafb97b4701d5b86cd3353973.png][]

不使用`Spring Native`启动应用，使用`java -jar`来启动项目

![3cf70d985f2a10bcff30f2f55268e180.png][]

![a8f6978172e4fc8d3f9a3d8581da4b0e.png][]

启动耗时1.5秒，占用内存高达238M。

最后附上`Spring Native`官方文件：

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

[07e54c5f4f636c1ec8b76b9fc37e098b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/07e54c5f4f636c1ec8b76b9fc37e098b.png
[2391e98df964b9ae7ff4674ec45f2990.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/2391e98df964b9ae7ff4674ec45f2990.png
[ef04878c67c38d73f2ff088ec4c0cb89.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ef04878c67c38d73f2ff088ec4c0cb89.png
[4d5420bd3bb1727d89b19f40db95dc3d.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/4d5420bd3bb1727d89b19f40db95dc3d.png
[2266815ada18f375f6d1697315f3b6a2.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/2266815ada18f375f6d1697315f3b6a2.png
[61712d1abcc7f69f838453250161ad6a.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/61712d1abcc7f69f838453250161ad6a.png
[a14a6e2b790d96540e2eee4ab04c1d20.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/a14a6e2b790d96540e2eee4ab04c1d20.png
[3dbaaed44de7ea3d4ff3c3b4efbe8411.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/3dbaaed44de7ea3d4ff3c3b4efbe8411.png
[891cc90de04f9f1987a75fb0de913cb4.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/891cc90de04f9f1987a75fb0de913cb4.png
[1a8bf052bdcfe3b3eb6ad01b11cd645b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1a8bf052bdcfe3b3eb6ad01b11cd645b.png
[03e196b384ad609ca9ed994041c36cf6.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/03e196b384ad609ca9ed994041c36cf6.png
[db4e771a4d3457eefea626682131adc2.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/db4e771a4d3457eefea626682131adc2.png
[d892967cbc3b50554700581305e2b0d6.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d892967cbc3b50554700581305e2b0d6.png
[d89f9d84598adf76ad2810645e6a994b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d89f9d84598adf76ad2810645e6a994b.png
[48fd2820ebb0e2a1f5e986a710b0d1ab.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/48fd2820ebb0e2a1f5e986a710b0d1ab.png
[45bb9a5aafb97b4701d5b86cd3353973.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/45bb9a5aafb97b4701d5b86cd3353973.png
[3cf70d985f2a10bcff30f2f55268e180.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/3cf70d985f2a10bcff30f2f55268e180.png
[a8f6978172e4fc8d3f9a3d8581da4b0e.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/a8f6978172e4fc8d3f9a3d8581da4b0e.png