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1. 介绍
Java应用程序可以通过Graalvm Native Image提前编译生成与本地机器相关的可执行文件。与在JVM执行java程序相比，Native Image占用内存更小和启动速度更快。
从spring boot3开始支持GraalVM Native Image，因此要使用此特性，需要把spring boot升级到3.0.0以上， 其中，JDK也要升级到17以上。
官方提供的示例见Developing Your First GraalVM Native Application。示例代码与普通spring boot一样，可以忽略，继续看下面内容。
1.1 maven插件配置
示例中与spring boot项目一样，不同之处在于打包配置，比如maven pom.xml文件中需要加上graalvm的native-maven-plugin插件，如下：
<parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>3.3.0</version><relativePath/>
</parent><!--省略--><dependencies>
<!--省略-->
</dependencies><build><plugins><plugin><groupId>org.graalvm.buildtools</groupId><artifactId>native-maven-plugin</artifactId></plugin><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId></plugin><!--其它插件--></plugins>
</build>
pom说明：<parent>项指定为spring-boot-starter-parent，这样你就可以减少许多配置，就像上面一样。
在spring-boot-starter-parent中为生成Native Image定义了名为native的profile，打包生成可执行文件使用如下maven命令
mvn clean package -Pnative
1.2 maven插件完整配置
如果pom的<parent>项不是spring-boot-starter-parent，你就需要像如下配置
<plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-jar-plugin</artifactId><version>3.3.0</version><configuration><archive><manifestEntries><Spring-Boot-Native-Processed>true</Spring-Boot-Native-Processed></manifestEntries></archive></configuration>
</plugin>
<plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId><version>3.3.0</version><configuration><image><builder>paketobuildpacks/builder-jammy-tiny:latest</builder><env><BP_NATIVE_IMAGE>true</BP_NATIVE_IMAGE></env></image></configuration><executions><execution><id>process-aot</id><goals><goal>process-aot</goal></goals></execution></executions>
</plugin>
<plugin><groupId>org.graalvm.buildtools</groupId><artifactId>native-maven-plugin</artifactId><version>0.10.2</version><configuration><classesDirectory>${project.build.outputDirectory}</classesDirectory></configuration><executions><execution><id>add-reachability-metadata</id><goals><goal>add-reachability-metadata</goal></goals></execution></executions>
</plugin>
2. 开发注意事项
Spring Boot对自身提供的bean自动注入、AOP配置、factories等特性做了Native支持，在静态编译期间相关类都可达，
但我们的项目中还有些不受spring AOT支持的代码，比如业务代码中的反射、JSON和对象转换、以及三方jar包中动态代码等。
我们需要手动配置提供hint，graalvm才能把这些动态代码编译到可执行文件中去，否则执行时会抛出异常。
2.1 项目中动态代码支持
提供动态代码的hint配置，有三种方式：
- 第一种遵从graalvm规范提供相应的json配置，这个可以见往期分享Graalvm配置文件与Feature和Substitute机制介绍
- 第二种扩展Spring接口，即实现
RuntimeHintsRegistrar接口，通过代码指定哪些类、资源需要hint。 - 第三种反射类可以使用
@RegisterReflectionForBinding由spring自动绑定反射配置。
下面介绍后面两种方式
2.1.1 扩展Spring接口RuntimeHintsRegistrar
- 示例代码如下：
public class MyAOTRuntimeHints implements RuntimeHintsRegistrar {@Overridepublic void registerHints(RuntimeHints hints, ClassLoader classLoader) {// Register method for reflection// Method method = ReflectionUtils.findMethod(MyClass.class, "sayHello", String.class);// hints.reflection().registerMethod(method, ExecutableMode.INVOKE);// 反射注册hints.reflection().registerType(UserModel.class, typeHint -> {typeHint.withMembers(MemberCategory.INVOKE_DECLARED_CONSTRUCTORS,MemberCategory.INVOKE_DECLARED_METHODS,MemberCategory.DECLARED_FIELDS);});// 资源文件注册hints.resources().registerPattern("resource_hint.properties");// Serialization类注册hints.serialization().registerType(Email.class);// 代理注册// hints.proxies().registerJdkProxy(MyInterface.class);} } - 注册Hint类。MyAOTRuntimeHints还需要使用
@ImportRuntimeHints注解到任何@Configurationclass，或者在META-INF/aot.factories文件注册- 使用
@ImportRuntimeHints@Configuration @ImportRuntimeHints(value = {MyAOTRuntimeHints.class}) public class AOTConfiguration {} - 注册
META-INF/aot.factoriesorg.springframework.aot.hint.RuntimeHintsRegistrar=com.example.springnative.aot.hit.MyAOTRuntimeHints
- 使用
2.1.2 使用注解@RegisterReflectionForBinding
对于项目中使用反射的地方，可以直接通过注解来配置hint，把@RegisterReflectionForBinding注解到任何@Configuration class类上。
示例如下：
@Configuration
@RegisterReflectionForBinding(classes = {MyJSONBean.class})
public class AOTConfiguration {}
2.2 代码中隐式使用反射的地方
2.2.1 JSON
json工具推荐使用jackson，spring中也对其做了支持。
把对象转为json或把json转为对象，对象中所有类都要注册反射hint。
如UserModel在在reflect-config.json配置如下
{
"name": "com.example.springnative.model.UserModel",
"allPublicConstructors": true,
"allDeclaredFields": true,
"allPublicMethods": true
}
如果javabean实现了java.io.Serializable接口，可以在serialization-config.json中注册,示例如下。
{
"name": "com.example.springnative.model.UserModel"
}
2.3 Configuration Properties类嵌套
如果Properties类嵌套了其它类型，则必须要使用@NestedConfigurationProperty注解，否则spring AOT没法识别到这个嵌套类，就不能为其注册反射hint。如下示例。
@ConfigurationProperties(prefix = "my.properties")
public class MyProperties {@NestedConfigurationPropertyprivate final Nested nested = new Nested();// getters / setters...
}public class Nested {private int number;// getters / setters...}
2.4 Native Image执行与JVM执行区别
- 应用程序类路径在生成时是固定的，不能更改。
- 没有延迟类加载，可执行文件中提供的所有内容都将在启动时加载到内存中。
- 应用程序中定义的Bean不能在运行时更改，即bean创建相关的条件配置在编译后就不能再更改。
如@Profile注解及类似配置不能更改，@ConditionalOnProperty中的条件值不能更改，即使更改也不会生效，因为bean已经创建了。
3. 原理简述
- Spring AOT Processor会启动应用main方法开始静态分析，并生成BeanDefinition对象，但不会创建bean
- 分析阶段不可达的代码将被忽略，不会编译到可执行文件中。
- 在编译前会生成java代码来创建BeanDefinition对象。源码存放到target/spring-aot/main/sources
- AOP原本在运行时动态生成的字节码，但在编译时就必须生成，动态字节码存放在target/spring-aot/main/classes
- Spring AOT Processor生成native需要的hint文件，存放到target/spring-aot/main/resources
- Spring boot把所有生成的文件都编译到jar包中，关于hint文件都放到jar包的
META-INF/native-image目录下，graalvm静态编译时会获取该目录下的hint配置文件。
4. 官方文档阅读
Known GraalVM Native Image limitations
Testing GraalVM Native Images
Introducing GraalVM Native Images
5. 总结
- maven插件配置有两种方式，
- 一种是pom的parent指定为
spring-boot-starter-parent后简单引入spring的spring-boot-maven-plugin和graalvm的native-maven-plugin插件 - 另一种是完整的配置spring的
spring-boot-maven-plugin插件指定process-aot目标，配置graalvm的native-maven-plugin插件指定add-reachability-metadata目标
- 一种是pom的parent指定为
- 动态代码需要由开发者指定hint配置，有3种方式：
- 使用graalvm原生支持的方式，在
META-INF/native-image目录下添加反射、代理、JNI等相关json配置。 - 实现
RuntimeHintsRegistrar接口通过代码方式注册hint配置。 - 反射类可以使用
@RegisterReflectionForBinding由spring自动绑定反射配置。
- 使用graalvm原生支持的方式，在
- 编译后影响bean创建相关的配置在运行期间不起作用，如
@ConditionalOnProperty中的条件。