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內(nèi)容：所有原創(chuàng)文章分類匯總及配套源碼，涉及Java、Docker、Kubernetes、DevOPS等；

關(guān)于Spring Native

• Spring官方博客于2021年03月11日宣布Spring Native的beta版本發(fā)布，借助Spring Native可以將spring應(yīng)用與GraalVM集成到native image中；

• native image是GraalVM的一項技術(shù)，會將java應(yīng)用的字節(jié)碼編譯成可執(zhí)行文件，還會與JDK的本地庫做靜態(tài)鏈接，運(yùn)行應(yīng)用時無需Java虛擬機(jī)，自身已集成了內(nèi)存管理，線程調(diào)度等能力，更多信息請參考：https://www./reference-manual/native-image/

• 本文以實(shí)戰(zhàn)為主，因此不會用太多篇幅介紹Spring Native的理論和優(yōu)勢，這里簡單小結(jié)幾個重要特性：

1. 應(yīng)用啟動速度不超過100毫秒；

2. 啟動即達(dá)到性能峰值（C1、C2等手段已經(jīng)用不上了）

3. 運(yùn)行時更低的內(nèi)存消耗；

4. docker鏡像不含JDK（所需文件已經(jīng)抽取出來放入鏡像），官方展示的含有Spring Boot, Spring MVC, Jackson, Tomcat的鏡像大小是50M；

5. 為了達(dá)到前面的效果，代價是構(gòu)建時間更長；

Spring Native到底是什么

個人的理解：Spring Native是Spring提供的、制作native image的技術(shù)方案，涉及到以下關(guān)鍵技術(shù)：

1. Spring ahead-of-time (AOT) 插件，對spring應(yīng)用做AOT處理，使得傳統(tǒng)虛擬機(jī)的class lazy loading在不復(fù)存在；

2. spring-boot-maven-plugin插件在構(gòu)建docker鏡像的時候，使用了名為dmikusa/graalvm-tiny的鏡像作為構(gòu)建工具，這個工具負(fù)責(zé)將當(dāng)前工程的構(gòu)建結(jié)果和GraalVM集成在一起，最終制作成native image；

本篇概覽

作為實(shí)戰(zhàn)風(fēng)格的文章，本篇主要內(nèi)容是開發(fā)springboot應(yīng)用再構(gòu)建為native image，然后驗證其功能和效果，本文由以下內(nèi)容構(gòu)成：

1. 環(huán)境信息

2. 新建名為spring-native-tutorials的maven父工程，對實(shí)戰(zhàn)用到的依賴庫、插件等做統(tǒng)一配置；

3. 新建名為webmvc的maven子工程，這是個springboot應(yīng)用；

4. 將webmvc構(gòu)建為native image，這是個docker鏡像；

5. 在docker中啟動鏡像，驗證是否可用，并檢查相關(guān)相關(guān)指標(biāo)；

環(huán)境信息

本次實(shí)戰(zhàn)相關(guān)的環(huán)境信息如下：

1. 電腦：MacBook pro 13寸 2018

2. 操作系統(tǒng)：macOS Big Sur 11.2.3

3. IDE：IntelliJ IDEA 2018.3.5 (Ultimate Edition)

4. docker：20.10.5

5. JDK：1.8.0_211

6. maven：3.6.0

7. springboot：2.5.0-SNAPSHOT

8. spring-aot-maven-plugin：0.10.0-SNAPSHOT

源碼下載

• 本篇實(shí)戰(zhàn)中的完整源碼可在GitHub下載到，地址和鏈接信息如下表所示(https://github.com/zq2599/blog_demos)：

• 這個git項目中有多個文件夾，本次實(shí)戰(zhàn)的源碼在spring-native-tutorials文件夾下，如下圖紅框所示：

新建名為spring-native-tutorials的maven父工程

• 對Spring Native的學(xué)習(xí)不是寫出helloworld就完事，因此這里先創(chuàng)建一個父工程，為今后所有的應(yīng)用提供統(tǒng)一的依賴庫、插件管理；

• 新建名為spring-native-tutorials的maven父工程，pom.xml內(nèi)容如下，有幾處要注意的地方稍后提到：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>4.0.0webmvcorg.springframework.bootspring-boot-starter-parent2.5.0-SNAPSHOTcom.bolingcavalryspring-native-tutorials1.0-SNAPSHOTpom1.8dmikusa/graalvm-tiny2020.0.2spring-releaseSpring releasehttps://repo./releasefalsespring-milestoneSpring milestonehttps://repo./milestonefalsespring-snapshotSpring Snapshotshttps://repo./snapshotfalsespring-releaseSpring releasehttps://repo./releasefalsespring-milestoneSpring milestonehttps://repo./milestonefalsespring-snapshotSpring Snapshotshttps://repo./snapshotfalseorg.springframework.experimentalspring-native0.10.0-SNAPSHOTorg.springframework.cloudspring-cloud-dependencies${spring-cloud.version}pomimportorg.springframework.bootspring-boot-maven-plugin${classifier}
                            ${builder}true${native.build.args}IF_NOT_PRESENTorg.springframework.experimentalspring-aot-maven-plugin0.10.0-SNAPSHOTtest-generatetest-generategenerategenerate

• 上述pom.xml有以下幾處需要注意：

1. 插件倉庫、依賴庫倉庫、依賴庫版本的配置都集中在這里；

2. 配置好spring-aot-maven-plugin和spring-boot-maven-plugin這兩個插件，子工程會用到；

3. spring-boot-maven-plugin插件制作docker鏡像的時候，又會用到dmikusa/graalvm-tiny鏡像，這才是真正構(gòu)建native image的工具；

新建springboot類型的maven子工程

• 新建名為webmvc的子工程，pom.xml內(nèi)容如下，可見內(nèi)容很簡單，就是常規(guī)依賴庫和父工程配置的兩個插件，一個負(fù)責(zé)執(zhí)行AOT，一個負(fù)責(zé)構(gòu)建鏡像：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>spring-native-tutorialscom.bolingcavalry1.0-SNAPSHOT4.0.0webmvcorg.springframework.experimentalspring-nativeorg.springframework.bootspring-boot-starter-weborg.apache.tomcat.embedtomcat-embed-coreorg.apache.tomcat.embedtomcat-embed-websocketorg.apache.tomcat.experimentaltomcat-embed-programmatic${tomcat.version}org.springframework.bootspring-boot-starter-testtestorg.springframework.experimentalspring-aot-maven-plugintrueorg.springframework.bootspring-boot-maven-plugin

• 代碼很簡單，一個普通的springboot應(yīng)用，帶http接口：

package com.bolingcavalry.webmvc;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseStatus;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.time.LocalDateTime;

@SpringBootApplication
@RestController
public class WebmvcApplication {

public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(WebmvcApplication.class, args);
}

@ResponseStatus(HttpStatus.ACCEPTED)
@GetMapping("/status")
public String status() {
return "status";
}

@GetMapping("/")
public String hello() {
return "1. Hello from Spring MVC and Tomcat, " + LocalDateTime.now();
}
}

• 現(xiàn)在編碼已完成，來構(gòu)建docker鏡像吧，進(jìn)入父工程的pom.xml所在目錄，執(zhí)行以下命令：

mvn clean -U -DskipTests spring-boot:build-image

• 構(gòu)建成功后輸出信息如下（篇幅所限僅截取最后一小段）,耗時4分25秒，期間筆記本風(fēng)扇狂轉(zhuǎn)：

...
[INFO] Successfully built image 'docker.io/library/webmvc:1.0-SNAPSHOT'
[INFO] 
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Reactor Summary for spring-native-tutorials 1.0-SNAPSHOT:
[INFO] 
[INFO] spring-native-tutorials ............................ SUCCESS [  1.786 s]
[INFO] webmvc ............................................. SUCCESS [04:19 min]
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Total time:  04:25 min
[INFO] Finished at: 2021-05-22T16:36:44+08:00
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[WARNING] The requested profile "nexus" could not be activated because it does not exist.

• 執(zhí)行docker images命令，如下圖，可見鏡像已經(jīng)生成：

• 查看鏡像構(gòu)成，可見每個layer都不大，共計七十多M：

(base) zhaoqindeMBP:~ zhaoqin$ docker history webmvc:1.0-SNAPSHOT
IMAGE          CREATED        CREATED BY   SIZE      COMMENT
b8ff54813ae0   41 years ago                69B41 years ago                452kB41 years ago                2.51MB41 years ago                57.2MB41 years ago                1.4MB41 years ago                268B41 years ago                17.3MB

• 鏡像構(gòu)建成功，可以驗證基本功能了；

驗證

• 執(zhí)行以下命令，創(chuàng)建一個臨時容器（控制臺結(jié)束后容器會被清理掉）：

docker run --rm -p 8080:8080 webmvc:1.0-SNAPSHOT

• 控制臺輸出如下，79毫秒啟動完成，真是一眨間的功夫：

(base) zhaoqindeMBP:~ zhaoqin$ docker run --rm -p 8080:8080 webmvc:1.0-SNAPSHOT
2021-05-22 09:34:57.578  INFO 1 --- [           main] o.s.nativex.NativeListener               : This application is bootstrapped with code generated with Spring AOT

  .   ____          _            __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ ( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \  \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::       (v2.5.0-SNAPSHOT)

2021-05-22 09:34:57.586  INFO 1 --- [           main] c.b.webmvc.WebmvcApplication             : Starting WebmvcApplication using Java 1.8.0_292 on 3529ec458896 with PID 1 (/workspace/com.bolingcavalry.webmvc.WebmvcApplication started by cnb in /workspace)
2021-05-22 09:34:57.586  INFO 1 --- [           main] c.b.webmvc.WebmvcApplication             : No active profile set, falling back to default profiles: default
2021-05-22 09:34:57.661  INFO 1 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat initialized with port(s): 8080 (http)
May 22, 2021 9:34:57 AM org.apache.coyote.AbstractProtocol init
INFO: Initializing ProtocolHandler ["http-nio-8080"]
May 22, 2021 9:34:57 AM org.apache.catalina.core.StandardService startInternal
INFO: Starting service [Tomcat]
May 22, 2021 9:34:57 AM org.apache.catalina.core.StandardEngine startInternal
INFO: Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/9.0.46]
May 22, 2021 9:34:57 AM org.apache.catalina.core.ApplicationContext log
INFO: Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2021-05-22 09:34:57.669  INFO 1 --- [           main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 79 ms
May 22, 2021 9:34:57 AM org.apache.coyote.AbstractProtocol start
INFO: Starting ProtocolHandler ["http-nio-8080"]
2021-05-22 09:34:57.713  INFO 1 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''
2021-05-22 09:34:57.713  INFO 1 --- [           main] c.b.webmvc.WebmvcApplication             : Started WebmvcApplication in 0.178 seconds (JVM running for 0.19)
2021-05-22 09:34:57.713  INFO 1 --- [           main] o.s.b.a.ApplicationAvailabilityBean      : Application availability state LivenessState changed to CORRECT
2021-05-22 09:34:57.714  INFO 1 --- [           main] o.s.b.a.ApplicationAvailabilityBean      : Application availability state ReadinessState changed to ACCEPTING_TRAFFIC

• 瀏覽器訪問本機(jī)8080端口，如下圖，應(yīng)用基本功能正常：

• 再看看資源使用情況，命令是docker stats，如下可見，內(nèi)存僅用了30M：

CONTAINER ID   NAME               CPU %     MEM USAGE / LIMIT     MEM %     NET I/O           BLOCK I/O     PIDS
6ce6c66fb4de   jovial_hertz       0.11%     30.69MiB / 3.844GiB   0.78%     1.49kB / 158B     4.31MB / 0B   18

• 我曾經(jīng)在hub.docker.com上放了一個傳統(tǒng)springboot應(yīng)用制作的鏡像bolingcavalry/hellojib:0.0.1-SNAPSHOT，現(xiàn)在拿來和Spring Native鏡像對比一下，啟動信息如下，耗時2036毫秒：

(base) zhaoqindeMacBook-Pro:~ zhaoqin$ docker run --rm -P docker.io/bolingcavalry/hellojib:0.0.1-SNAPSHOT

  .   ____          _            __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ ( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \  \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::        (v2.1.6.RELEASE)

2021-05-22 11:13:28.121  INFO 1 --- [           main] c.b.hellojib.HellojibApplication         : Starting HellojibApplication on ffb32e5b68b9 with PID 1 (/app/classes started by root in /)
2021-05-22 11:13:28.128  INFO 1 --- [           main] c.b.hellojib.HellojibApplication         : No active profile set, falling back to default profiles: default
2021-05-22 11:13:30.000  INFO 1 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat initialized with port(s): 8080 (http)
2021-05-22 11:13:30.054  INFO 1 --- [           main] o.apache.catalina.core.StandardService   : Starting service [Tomcat]
2021-05-22 11:13:30.054  INFO 1 --- [           main] org.apache.catalina.core.StandardEngine  : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/9.0.21]
2021-05-22 11:13:30.241  INFO 1 --- [           main] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/]       : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2021-05-22 11:13:30.241  INFO 1 --- [           main] o.s.web.context.ContextLoader            : Root WebApplicationContext: initialization completed in 2036 ms
2021-05-22 11:13:30.715  INFO 1 --- [           main] o.s.s.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor  : Initializing ExecutorService 'applicationTaskExecutor'
2021-05-22 11:13:31.103  INFO 1 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''
2021-05-22 11:13:31.110  INFO 1 --- [           main] c.b.hellojib.HellojibApplication         : Started HellojibApplication in 3.618 seconds (JVM running for 4.297)
2021-05-22 11:13:48.866  INFO 1 --- [nio-8080-exec-1] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/]       : Initializing Spring DispatcherServlet 'dispatcherServlet'
2021-05-22 11:13:48.866  INFO 1 --- [nio-8080-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet        : Initializing Servlet 'dispatcherServlet'
2021-05-22 11:13:48.880  INFO 1 --- [nio-8080-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet        : Completed initialization in 14 ms

• 再用docker stats對比內(nèi)存，傳統(tǒng)springboot應(yīng)用的容器消耗了三百多兆內(nèi)存：

CONTAINER ID   NAME               CPU %     MEM USAGE / LIMIT     MEM %     NET I/O           BLOCK I/O     PIDS
ffb32e5b68b9   eager_williamson   0.64%     356.3MiB / 3.844GiB   9.05%     3.46kB / 2.29kB   0B / 0B       31
6ce6c66fb4de   jovial_hertz       0.11%     30.69MiB / 3.844GiB   0.78%     1.49kB / 158B     4.31MB / 0B   18

• 綜上所述，Spring Native帶來的優(yōu)勢是很明顯的，不過請注意：2021年03月11日官方宣布的Spring Native只是beta版本，請不要用于生產(chǎn)環(huán)境！??！

下載插件失敗

在實(shí)際操作過程中，經(jīng)常會遇到maven插件或者docker鏡像下載失敗的情況，除了多試幾次，您還可以考慮將項目放到github上去，借助github action在云端完成鏡像構(gòu)建，具體操作請參考《用GitHub Actions制作Docker鏡像》

不用開發(fā)，直接體驗

• 我已將鏡像上傳到hub.docker.com，完整名稱是bolingcavalry/webmvc:1.0-SNAPSHOT，如果您只想體驗一下native image的效果可以直接下載該鏡像使用；

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