过两年 JVM 可能就要被 GraalVM 干掉了！

你的名字 2023-09-26 17:35 19阅读 0赞

**前言**

在热心群友的提示下，入了 GraalVM 的坑。本来以为花个三两天应该就能搞定，没想到这一搞就是一个周，终于取得了阶段性的胜利。

编注：此文为运行包精简主题的一篇，其他精简方法请参见文末。

背景如下：

> 最近由于某些原因，需要做一个自带运行环境的程序。由于各种原因，选定了 Java 和 Python 作为备选语言。但是 Java 由于 JRE 的臃肿（100M+）以及 Spring Boot 的日渐臃肿（helloworld 15M），需要在这两方面进行 size 的缩减。

## **环境** ##

*  **系统**：Ubuntu 16.04
 *  **GraalVM**：GraalVM Community 21.3.0 (Based on OpenJDK 11.0.13)

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

## **环境准备** ##

参考：https://www.graalvm.org/docs/getting-started/

*  关键配置
 *  环境变量设置

export JAVA_HOME=/path/to/<graalvm>export PATH=/path/to/<graalvm>/bin:$PATH

安装 native-image

gu install native-image

安装 native-image 需要的组件

apt-get install build-essential libz-dev zlib1g-dev

**注意**：这里有个其他文章都没有提到的坑。ld 需要更新到 2.26+，不然在构建过程中会报告莫名其妙的异常（这里我耗了大半天）。

apt-get install binutils-2.26

**另一个坑**

最开始我是在一台 aliyun 的机器上实验的，没有注意到内存问题，在实验过程中遇到异常中断。排查 syslog 发现是 OOMKiller。排查发现我的可用内存只有 4G。

后改为在本机机器 VMware 里的 Ubuntu 操作，内存分配到 8G。经观察，native-image 打包过程中会用到 5.2G 左右的内存，所以这里要注意一下。

至此，环境准备完成。

## **打包** ##

helloworld 的尝试就跳过了，网上一搜一堆。先了解一下打包命令。

![a114b6511809e1c3be034cfdf4389822.png][]

https://www.graalvm.org/uploads/quick-references/native-image-quick-reference-v2\_A4.pdf

**项目依赖**

![24bc3aecb34bebd01440f697464fef9a.png][]

主要用到了 solon、solon-api、h2、weed3、logback、slf4j、jlhttp 等包。

首先，通过 Maven 把我的项目 solondemo 打包为可以运行的 jar，确保通过。

java -jar solondemo.jar

可以正常运行并访问。然后把 solondemo.jar 上传到前面准备好的 GraalVM 环境。

首先，需要使用 GraalVM 提供的配置工具，对想要打包的程序的一些静态分析无法分析到的信息进行采集。

如果你确认项目没有使用任何反射、代理等特性，可以省略这一步。执行

java -agentlib:native-image-agent=config-output-dir=./config/ -jar solondemo.jar

执行后，最好能跑一跑 testcase，尽量保证代码覆盖率 100%，避免打包后遇到 classnotfound。

执行完成后，终止执行。

如果需要多次运行采集信息 可以使用如下命令再次执行，工具会自动合并采集结果而不是覆盖。

java -agentlib:native-image-agent=config-merge-dir=./config/ -jar solondemo.jar

执行结束，config 下生成如下 5 个文件：

jni-config.jsonpredefined-classes-config.jsonproxy-config.jsonreflect-config.jsonresource-config.jsonserialization-config.json

**坑又来了**

根据网上的 说法，可以通过指定 -H:ConfigurationFileDirectories=./config 的方式来使用前面生成的配置文件。

但是，最后老是会把 -H:ConfigurationFileDirectories= 认为是指定的生成文件名，然而根据文档，-H:Name=xxx 才是指定输出文件名的参数。

**注意**：这个问题是开始在 CentOS 上操作遇到的，最后我在 Ubuntu 上又尝试用这种方式指定配置文件的时候，它生效了，原因未知。

我采用了另外一种配置方式。把这些文件打包到 jar 包的 META-INF/native-image 目录下。

![5c11070264eca33ff9dce72ff65f8e62.png][]

打包命令：

native-image  -jar solondemo.jar --allow-incomplete-classpath -H:+ReportExceptionStackTraces --enable-http

这个命令也是经过反复多次尝试最终得出的可用命令，尝试的过程就略去3W字了。

**注意**：如果你的应用需要对外提供 HTTP 服务，必须加上配置 --enable-http。如果提供 HTTPS 服务，则必须加 --enable-https。否则哪怕运行起来了访问也永远是 500。打包成功，目录下生成 solondem 文件。

执行运行：运行成功了，但是插件没加载。翻阅 solon 源码，发现插件加载的流程大致如下：

![975abae78e08c02c651f5980e7411fe1.png][]

通过反复添加日志排查，发现：

在 graalvm native-image 下运行，这里扫描到 META-INF/solon 这个目录的 type，不是 file/jar，而是 resource。

![75ee94906034e95916ae0598cdc1470b.jpeg][]

所以到了这里自然就无法遍历目录下的文件了。于是我尝试让 resource 类型也走 file 的方式去扫描。

![0a681f0fcae8d256de57e444813a291e.png][]

调研搜索后发现，GraalVM 内部资源管理自己实现了一套 FileSystem，URL 描述符定义为 resource，有一套自定义的 API（由于时间有限，暂未深入研究）。

对本来是目录类型的 resource 使用 File 方式去处理，得到的结果是 file not exists！但是对于确定的文件，是可以正常读取的。

于是我考虑预处理，在 GraalVM 外面就先把能扫描到的文件清单提取出来，通过配置的方式，插件扫描的时候直接返回预置的文件清单。

因为本地执行是可以正常扫描的，所以我在扫描结束的时候，增加一个输出：

![20916b4ef50772e792cfb5c799f472aa.png][]

然后在配置中添加：

![9557be446314da7ead8e7732eeef5e07.jpeg][]

scan 流程做如下修改

![81bca31b7e07769af4f00016af2141e8.png][]

插件扫描成功并运行。

![b39f3050b535999b3681e719813a509a.png][]

扫描注解也有同样的问题，排查过程与配置文件扫描类似，解决方案已与配置文件扫描的解决方案合并，略去 3万字。

至此，主框架已经可以 run 起来了，但是嵌入式数据库 h2 还在作妖。

调研发现 Github 已经有人提过这个问题：

https://github.com/h2database/h2database/issues/2207

但是我尝试按照他们说的 使用 1.4.199 版本，却仍然各种异常。没办法，下载 h2 源码 加 log 排查吧。

![5741b0eac5b021874f04bba5fd19b75d.png][]

首先，这里报空指针，那么唯一的可能就是 defaultProvider 为空。分析 defaultProvider 初始化过程：

![92016026a781d37718f3a80eea0aad90.png][]

发现了 Class.forName，以及吃掉了异常：

e.printStackTrace();

打包，再来运行：

Caused by: java.lang.ClassNotFoundException......org.h2.store.fs.disk.FilePathDisk

好嘛。native-image 的 agent 居然没有把这个扫出来。手动把这些添加到 reflect-config.json 里面，再打包运行。又报了个别的 class not found。再添加，再打包。

[........,{
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathDisk",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  },  {
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathMem",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  }  ,  {
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathMemLZF",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  },  {
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathNioMem",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  },  {
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathNioMemLZF",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  },  {
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathNioMapped",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  },  {
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathAsync",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  },  {
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathZip",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  },  {
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathRetryOnInterrupt",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  },  {
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathNio",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  },  {
           "name": "org.h2.store.fs.FilePathSplit",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }]  },  {
           "name": "org.h2.mvstore.db.MVTableEngine",    "methods":[{"name":"<init>","parameterTypes":[] }],    "allDeclaredFields":true  }]

成了！

![d4378372d8d45797959d38b7af80b3d9.png][]

访问接口、增删改查、静态页面 、日志都 OK 了。

![38cf42a8551a460ca593e8090dd9fe5b.png][]

![1640926e7833c6b6faf470243b48abc5.png][]

![757716cb3d9d62afce137fadc9a78744.png][]

幸福来得如此突然。

## **总结** ##

**最终可用的打包命令**

native-image  -jar solondemo.jar --allow-incomplete-classpath -H:+ReportExceptionStackTraces --enable-http

**ld 需要升级到 2.26+**

root@ubuntu:/home/hx/graalvm/demo3# ld -version

`GNU ld (GNU Binutils for Ubuntu) 2.26.1`

`Copyright (C) 2015 Free Software Foundation, Inc.``This program is free software; you may redistribute it under the terms of``the GNU General Public License version 3 or (at your option) a later version.``This program has absolutely no warranty.`

其他注意事项

*  \-agentlib:native-image-agent 不一定能检查出所有的反射；
 *  GraalVM 有自己的文件系统实现，暂未找到遍历目录的方法；
 *  第三方包不能运行时，大概率是由于反射没有检查到导致的 class not found；
 *  排查第三方包问题时，一定要注意被吃掉的 Exception；
 *  native-image 打包时需要 5G+ 内存。

**补充**

**1. native-image后序列化失败问题（比如 JSON.toJSONString(JavaBean)）**

fastjson1.2.68 版本下在程序启动时增加如下代码：

ParserConfig.getGlobalInstance().setAsmEnable(false);SerializeConfig.getGlobalInstance().setAsmEnable(false);

**2. 反射方法报错**

需将反射类手动配置到 reflect-config.json 文件中，也可在编译打包成 jar 时添加配置

-agentlib:native-image-agent=config-output-dir=../META-INF/native-image

后打包，然后 java -jar 或 java -cp 运行起来后，执行对应测试用例后，会自动将反射类信息生成到。

reflect-config.json 文件中（但真的不一定）。配置文件样例：

[    {
               "name":"com.test.A",        "allDeclaredFields":true,        "allPublicFields":true,        "queryAllPublicMethods":true,        "methods":[            {"name":"getA","parameterTypes":[] },             {"name":"getD","parameterTypes":[] },             {"name":"getF","parameterTypes":[] },             {"name":"getI","parameterTypes":[] },             {"name":"getQ","parameterTypes":[] },             {"name":"getR","parameterTypes":[] },             {"name":"getT","parameterTypes":[] },             {"name":"getY","parameterTypes":[] },             {"name":"getU","parameterTypes":[] },             {"name":"getV","parameterTypes":[] }        ]    }]

**3. GraalVM 有自己的文件系统实现**

暂未找到遍历目录的方法（即上文说说的）.

如果你的程序中有涉及 ClassLoad.getResource("com.org") 这样的代码并打算对齐返回的结果以 File 或 jar 文件的方式扫描 com.org 下的所有类文件时会报错。

解决方式如上文所说，手动配置需要扫描的类文件，然后读取该配置（替代 getResource 方式）。

**4. 控制 native 化后的二进制程序内存大小（配置参数不多说，一看就明白）**

样例：

./solondemo -Xmx16m -Xms16m -XX:MaxDirectMemorySize=8m

上文提到的 solon scan 方法 支持预配置代码已提交到:

https://gitee.com/noear/solon

文中提到的 solondemo 项目，已经提交到：

https://gitee.com/mantouchong/solondemo

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