曾今Go語(yǔ)言里讓我最艷羨的兩個(gè)特性，一個(gè)是Goroutine，一個(gè)是native編譯。 Java 21的虛線程實(shí)現(xiàn)了類似Goroutine的能力。Spring Boot 3.x開始提供了GraalVM的支持，現(xiàn)在Spring Boot也能打包成native文件了。

這一篇文章的目標(biāo)是用一個(gè)案例講解如何將Spring Boot應(yīng)用打包成native文件。整個(gè)過程主要是4步:

1. 環(huán)境準(zhǔn)備，講解怎么安裝GraalVM，安裝本地編譯器(gcc，cl)
2. 測(cè)試工程，創(chuàng)建一個(gè)極簡(jiǎn)的Spring Boot應(yīng)用，只有個(gè)Controller
3. 編譯打包，使用GraalVM、Maven將Spring Boot應(yīng)用構(gòu)建成可執(zhí)行文件
4. 測(cè)試運(yùn)行，執(zhí)行生成的可執(zhí)行文件，訪問Controller看是否正常

1. 環(huán)境準(zhǔn)備

1. 前置條件

GraalVM依賴一些本地工具才能完成工作，這些工具包括:

• C的頭文件
• glibc-devel
• zlib
• gcc
• libstdc++-static

不同的操作系統(tǒng)，采用的安裝方式不同，在Linux下可以使用包管理工具安裝，比如yum、apt等

Linux

yum install gcc glibc-devel zlib-devel
apt-get install build-essential libz-dev zlib1g-dev

Windows

Windows可以通過安裝Visual Studio完成依賴包安裝

1. 安裝Visual Studio Build Tools
2. 安裝Visual Studio

2. 安裝GraalVM

從官網(wǎng)選擇Java版本、平臺(tái)來(lái)下載，下載的zip包解壓即安裝，接下來(lái)只要設(shè)置環(huán)境變量JAVA_HOME、PATH即可

• 設(shè)置GRAALVM_HOME為解壓文件夾的根目錄
• 設(shè)置PATH為解壓文件夾下的bin

3. 驗(yàn)證安裝

通過執(zhí)行native-image --help，確認(rèn)我們安裝成功

4. 參考資料

關(guān)于GraalVM的安裝過程，可以參考官方的Get Started文檔: Getting Started with GraalVM

2. 測(cè)試工程

1. 創(chuàng)建工程

使用mvn archetype:generate根據(jù)archetype maven-archetype-quickstart生成一個(gè)最簡(jiǎn)單的Java項(xiàng)目。

mvn archetype:generate -DarchetypeGroupId=org.apache.maven.archetypes -DarchetypeArtifactId=maven-archetype-quickstart -DarchetypeVersion=1.4 -DgroupId=com.keyniu.dis -DartifactId=DiveInSpring -Dversion=0.1 -Dpackage=com.keyniu.dis -DinteractiveMode=false

2. 添加Spring Boot支持

修改pom.xml選擇spring-boot-starter-parent作為parent，添加native-maven-plugin插件

<?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 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><groupId>com.keyniu.dis</groupId><artifactId>DiveInSpring</artifactId><version>0.1</version><name>DiveInSpring</name><parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>3.3.0</version></parent><properties><project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding><maven.compiler.source>17</maven.compiler.source><maven.compiler.target>17</maven.compiler.target></properties><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>4.11</version><scope>test</scope></dependency></dependencies><build><plugins><plugin><groupId>org.graalvm.buildtools</groupId><artifactId>native-maven-plugin</artifactId></plugin></plugins></build></project>

3. 添加測(cè)試類

寫一個(gè)最簡(jiǎn)單啟動(dòng)引導(dǎo)類，提供一個(gè)最簡(jiǎn)單的接口/hello，用于后續(xù)測(cè)試。

package com.keyniu.dis;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@SpringBootApplication
@RestController
public class DiveInMain {@GetMapping("/hello")public String hello(@RequestParam("name") String name) {return "hello," + name;}public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DiveInMain.class);}
}

3. 編譯打包

1. 命令行窗口

為了讓GraalVM能引用到VisualStudio的編譯工具，我選擇在x64 Native Tools窗口中運(yùn)行接下來(lái)的命令。

在執(zhí)行命令之前，確保你的環(huán)境變量設(shè)置正確，有添加GraalVM相關(guān)的配置

set GRAALVM_HOME=D:\Programs\GraalVM
set PATH=D:\Programs\GraalVM\bin;%PATH%

2. 進(jìn)行native編譯

在工程的根目錄下執(zhí)行mvn -Pnative native:compile，進(jìn)行編譯，最后會(huì)生成一個(gè)exe到工程的target目錄下，輸入如下

D:\Workspace\DiveInSpring>mvn -Pnative native:compile
...
Produced artifacts:D:\Workspace\DiveInSpring\target\DiveInSpring.exe (executable)

4. 測(cè)試運(yùn)行

只需要在命令行里輸入DiveInSpring.exe執(zhí)行，可以看到只需要0.063s就能完成啟動(dòng)，這個(gè)項(xiàng)目如果通過java -jar啟動(dòng)的話大概耗時(shí)0.97s，還是快了很多的。打包后的exe文件大小是80M。

通過curl命令驗(yàn)證，接口正常提供服務(wù)

5. 使用建議

可以看到整個(gè)構(gòu)建過程已經(jīng)相當(dāng)?shù)捻槙?#xff0c;從可執(zhí)行文件的大小，啟動(dòng)時(shí)間，內(nèi)存占用都于明顯的提升，應(yīng)該說Spring + GraalVM離成熟應(yīng)用已經(jīng)不遠(yuǎn)了。由于GraalVM使用了Closed World Optimization，實(shí)際上這個(gè)可執(zhí)行程序還是有一些限制的，主要是:

1. Class初始化，有些初始化會(huì)在build期間完成，可以參考GraalVM文檔: Class Initialization in Native Image
2. 反射和動(dòng)態(tài)代理，需要的編譯期間完成
3. 不支持JNI，如果有本地方法調(diào)用需要根據(jù)GraalVM提供的接口定制實(shí)現(xiàn)
4. 執(zhí)行時(shí)無(wú)法訪問字節(jié)碼，正常的debug、監(jiān)控等用JVM TI實(shí)現(xiàn)的功能都不再可用

在SpringBoot中， 像profiles、 條件配置、 @Enable*等功能會(huì)受到影響，而其實(shí)這些特性正在被廣泛使用，這些限制在完全解決之前實(shí)際使用還是有障礙的。關(guān)于可以執(zhí)行文件的DEBUG、監(jiān)控在GraalVM官網(wǎng)都已經(jīng)有對(duì)應(yīng)的文檔，但是將它和公司內(nèi)部的監(jiān)控報(bào)警做集成還有一段路要走，已經(jīng)看到黎明的曙光了。

A. 參考資料

1. GraalVM構(gòu)建Swing應(yīng)用
2. 使用GDB Debug由GraalVM構(gòu)建的程序，Debug Native Executables with GDB
3. 讓可執(zhí)行文件支持JFR，Build and Run Native Executables with JFR
4. 手動(dòng)創(chuàng)建Spring Boot工程