「Spring Boot 新特性」节省95%内存占用

GraalVM^[1] 是一种高性能的虚拟机，它可以显著的提高程序的性能和运行效率，非常适合微服务。最近比较火的 Java 框架 Quarkus^[2] 默认支持 GraalVM

下图为 Quarkus 和传统框架（SpringBoot） 等对比图，更快的启动数据、更小的内存消耗、更短的服务响应。

Spring Boot 2.4 开始逐步提供对 GraalVM 的支持，旨在提升上文所述的 启动、内存、响应的使用体验。

安装 GraalVM

• 目前官方社区版本最新为 20.3.0 ，是基于 OpenJDK 8u272 and 11.0.9 定制的，可以理解为 OpenJDK 的衍生版本 。

• 官方推荐的是 SDKMAN^[3] 用于快速安装和切换不同版本 JDK 的工具 ，类似于 nodejs 的 nvm^[4]。

使用类似命令即可完成指定版本安装和指定默认版本

sdk install java 11.0.9.hs-adpt

sdk default java 11.0.9.hs-adpt

不过安装过程中需要从国外下载相关资源 ，笔者在尝试后使用体验并不是很好，所有建议大家下载指定版本 GraalVM 安装即可（和 JDK 安装方式一样）。

• 安装成功查看版本

⋊> ~ java -version                                                      11:30:34
openjdk version "11.0.9" 2020-10-20
OpenJDK Runtime Environment GraalVM CE 20.3.0 (build 11.0.9+10-jvmci-20.3-b06)
OpenJDK 64-Bit Server VM GraalVM CE 20.3.0 (build 11.0.9+10-jvmci-20.3-b06, mixed mode, sharing)

安装 native-image

native-image 是由 Oracle Labs 开发的一种 AOT 编译器，应用所需的 class 依赖项及 runtime 库打包编译生成一个单独可执行文件。具有高效的 startup 及较小的运行时内存开销的优势。

但 GraalVM 并未内置只是提供 gu 安装工具，需要我们单独安装。

- 切换到 jdk 的安装目录
⋊> ~ cd $JAVA_HOME/bin/

- 使用gu命令安装
⋊>  ./gu install native-image

初始化 Spring Boot 2.4 项目

• Spring Initializr 创建 demo 项目

curl https://start.spring.io/starter.zip -d dependencies=web \
           -d bootVersion=2.4.1 -o graal-demo.zip

• 先看一下启动基准数据 ， 单纯运行空项目 需要 1135 ms 秒

java -jar demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar


engine: [Apache Tomcat/9.0.41]
2020-12-18 11:48:36.856  INFO 91457 --- [           main] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/]       : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2020-12-18 11:48:36.856  INFO 91457 --- [           main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 1135 ms

• 内存占用情况

ps aux | grep demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar | grep -v grep | awk '{print $11 "\t" $6/1024"MB" }'
/usr/bin/java 480.965MB

支持 GraalVM

• 增加相关依赖，涉及插件较多完整已上传 Gitee Gist^[5]

<!-- 新增的部分,注意需要增加  spring maven 仓库地址才能下载到-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.experimental</groupId>
    <artifactId>spring-graalvm-native</artifactId>
    <version>0.8.3</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context-indexer</artifactId>
</dependency>

<!--需要添加 spring maven 仓库下载 spring-graalvm-native-->
<repositories>
  <repository>
      <id>spring-milestones</id>
      <name>Spring Milestones</name>
      <url>https://repo.spring.io/milestone</url>
  </repository>
</repositories>

• Main 方法修改,增加属性 proxyBeanMethods = false

@SpringBootApplication(proxyBeanMethods = false)

• 使用 native-image 构建可执行文件

 mvn -Pnative package

#构建过程比较慢，日志如下
spring.factories files...
[com.example.demo.demoapplication:93430]    classlist:   4,633.58 ms,  1.18 GB
   _____                     _                             _   __           __     _
  / ___/    ____    _____   (_)   ____    ____ _          / | / /  ____ _  / /_   (_) _   __  ___
  \__ \    / __ \  / ___/  / /   / __ \  / __ `/         /  |/ /  / __ `/ / __/  / / | | / / / _ \
 ___/ /   / /_/ / / /     / /   / / / / / /_/ /         / /|  /  / /_/ / / /_   / /  | |/ / /  __/
/____/   / .___/ /_/     /_/   /_/ /_/  \__, /         /_/ |_/   \__,_/  \__/  /_/   |___/  \___/
        /_/                            /____/

...
[com.example.demo.demoapplication:93430]      [total]: 202,974.38 ms,  4.23 GB

• 编译结果

在 targe 目录生成 名称为 com.example.demo.demoapplication 可执行文件

• 启动应用 这里执行的编译后的可执行文件而不是 jar

cd target

./com.example.demo.demoapplication

• 启动时间 0.215 seconds

2020-12-18 12:30:40.625  INFO 94578 --- [           main] com.example.demo.DemoApplication         : Started DemoApplication in 0.215 seconds (JVM running for 0.267)

• 看一下内存占用 24.8203MB

ps aux | grep com.example.demo.demoapplication | grep -v grep | awk '{print $11 "\t" $6/1024"MB" }'

./com.example.demo.demoapplication 24.8203MB

数据对比

是否引入 GraalVM	内存占用	启动时间
否	480.965MB	1135 ms
是	24.8203MB	215 ms

参考资料

[1]

GraalVM: https://www.graalvm.org

[2]

Quarkus: https://quarkus.io

[3]

SDKMAN: https://sdkman.io/install

[4]

nvm: https://github.com/creationix/nvm

[5]

Gitee Gist: https://gitee.com/gi2/codes/famcqz6n21iylpg3us7j036