開發你的第一個 GraalVM 原生應用

構建 Spring Boot 原生映象應用主要有兩種方法

啟動一個新的 Spring Boot 原生專案最簡單的方法是訪問 start.spring.io，新增 GraalVM Native Support 依賴並生成專案。隨附的 HELP.md 檔案將提供入門提示。

示例應用

我們需要一個示例應用來建立我們的原生映象。就本文而言，開發你的第一個 Spring Boot 應用 一節中介紹的簡單“Hello World!” Web 應用就足夠了。

回顧一下，我們的主應用程式碼如下

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@SpringBootApplication
public class MyApplication {

	@RequestMapping("/")
	String home() {
		return "Hello World!";
	}

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

}

此應用使用了 Spring MVC 和內嵌 Tomcat，兩者都經過測試和驗證，可以與 GraalVM 原生映象配合工作。

使用 Buildpacks 構建原生映象

Spring Boot 支援使用 Cloud Native Buildpacks (CNB) 與 Maven 和 Gradle 整合，並結合 Paketo Java Native Image buildpack 來構建包含原生可執行檔案的 Docker 映象。這意味著你只需鍵入一個命令，即可快速將一個合適的映象放入本地執行的 Docker daemon 中。生成的映象不包含 JVM，而是靜態編譯的原生映象。這會生成更小的映象。

用於這些映象的 CNB builder 是 paketobuildpacks/builder-jammy-java-tiny:latest。它佔用空間小，攻擊面小。它不包含 shell，並且只包含少量系統庫。如果需要映象中有更多工具，請使用 paketobuildpacks/builder-jammy-base:latest 或 paketobuildpacks/builder-jammy-full:latest。

系統要求

應安裝 Docker。更多詳情請參閱獲取 Docker。如果你在 Linux 上，將其配置為允許非 root 使用者。

你可以執行 docker run hello-world（不帶 sudo）來檢查 Docker daemon 是否如預期那樣可訪問。更多詳情請查閱 Maven 或 Gradle Spring Boot 外掛文件。
在 macOS 上，建議將分配給 Docker 的記憶體增加到至少 8GB，並且可能還需要增加 CPU 數量。更多詳情請參閱此Stack Overflow 回答。在 Microsoft Windows 上，請確保啟用 Docker WSL 2 後端以獲得更好的效能。

使用 Maven

要使用 Maven 構建原生映象容器，你應該確保你的 pom.xml 檔案使用 spring-boot-starter-parent 和 org.graalvm.buildtools:native-maven-plugin。你應該有一個如下所示的 <parent> 部分

<parent>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
	<version>3.4.5</version>
</parent>

此外，你的 <build> <plugins> 部分中應該有此內容

<plugin>
	<groupId>org.graalvm.buildtools</groupId>
	<artifactId>native-maven-plugin</artifactId>
</plugin>

spring-boot-starter-parent 聲明瞭一個 native profile，用於配置建立原生映象所需的執行步驟。你可以使用命令列上的 -P 標誌來啟用 profile。

如果你不想使用 spring-boot-starter-parent，則需要為 Spring Boot 外掛的 process-aot goal 和 Native Build Tools 外掛的 add-reachability-metadata goal 配置執行步驟。

要構建映象，可以在啟用 native profile 的情況下執行 spring-boot:build-image goal

$ mvn -Pnative spring-boot:build-image

使用 Gradle

應用 GraalVM Native Image 外掛後，Spring Boot Gradle 外掛會自動配置 AOT 任務。你應該檢查你的 Gradle 構建是否包含一個包含 org.graalvm.buildtools.native 的 plugins 塊。

只要應用了 org.graalvm.buildtools.native 外掛，bootBuildImage 任務就會生成原生映象，而不是 JVM 映象。你可以使用以下命令執行該任務

$ gradle bootBuildImage

執行示例

執行相應的構建命令後，應該會有一個可用的 Docker 映象。你可以使用 docker run 啟動你的應用

$ docker run --rm -p 8080:8080 docker.io/library/myproject:0.0.1-SNAPSHOT

你應該會看到類似於以下的輸出

  .   ____          _            __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
 \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::  (v{version-spring-boot})
....... . . .
....... . . . (log output here)
....... . . .
........ Started MyApplication in 0.08 seconds (process running for 0.095)
啟動時間因機器而異，但應該比執行在 JVM 上的 Spring Boot 應用快得多。

如果你在 Web 瀏覽器中開啟 localhost:8080，你應該會看到以下輸出

Hello World!

要優雅地退出應用，請按 ctrl-c。

使用 Native Build Tools 構建原生映象

如果你想直接生成原生可執行檔案而不使用 Docker，可以使用 GraalVM Native Build Tools。Native Build Tools 是 GraalVM 為 Maven 和 Gradle 提供的外掛。你可以使用它們執行各種 GraalVM 任務，包括生成原生映象。

先決條件

要使用 Native Build Tools 構建原生映象，你的機器上需要安裝 GraalVM 發行版。你可以在 Liberica Native Image Kit 頁面手動下載，或者使用像 SDKMAN! 這樣的下載管理器。

Linux 和 macOS

要在 macOS 或 Linux 上安裝原生映象編譯器，我們推薦使用 SDKMAN!。從 sdkman.io 獲取 SDKMAN!，並使用以下命令安裝 Liberica GraalVM 發行版

$ sdk install java 22.3.r17-nik
$ sdk use java 22.3.r17-nik

透過檢查 java -version 的輸出來驗證是否配置了正確的版本

$ java -version
openjdk version "17.0.5" 2022-10-18 LTS
OpenJDK Runtime Environment GraalVM 22.3.0 (build 17.0.5+8-LTS)
OpenJDK 64-Bit Server VM GraalVM 22.3.0 (build 17.0.5+8-LTS, mixed mode)

Windows

在 Windows 上，請按照這些說明安裝 22.3 版本的 GraalVM 或 Liberica Native Image Kit，以及 Visual Studio Build Tools 和 Windows SDK。由於 Windows 相關的命令列最大長度限制，請確保使用 x64 Native Tools Command Prompt 而不是常規的 Windows 命令列來執行 Maven 或 Gradle 外掛。

使用 Maven

與 buildpacks 支援一樣，你需要確保你正在使用 spring-boot-starter-parent 以繼承 native profile，並且使用了 org.graalvm.buildtools:native-maven-plugin 外掛。

啟用 native profile 後，你可以呼叫 native:compile goal 來觸發 native-image 編譯

$ mvn -Pnative native:compile

原生映象可執行檔案可以在 target 目錄中找到。

使用 Gradle

當 Native Build Tools Gradle 外掛應用於你的專案時，Spring Boot Gradle 外掛會自動觸發 Spring AOT 引擎。任務依賴已自動配置，因此你只需執行標準的 nativeCompile 任務即可生成原生映象

$ gradle nativeCompile

原生映象可執行檔案可以在 build/native/nativeCompile 目錄中找到。

執行示例

至此，你的應用應該可以工作了。現在你可以直接執行應用來啟動它

  • Maven

  • Gradle

$ target/myproject
$ build/native/nativeCompile/myproject

你應該會看到類似於以下的輸出

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 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
 \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::  (v3.4.5)
....... . . .
....... . . . (log output here)
....... . . .
........ Started MyApplication in 0.08 seconds (process running for 0.095)
啟動時間因機器而異，但應該比執行在 JVM 上的 Spring Boot 應用快得多。

如果你在 Web 瀏覽器中開啟 localhost:8080，你應該會看到以下輸出

Hello World!

要優雅地退出應用，請按 ctrl-c。