轻量灵动：革新轻量级服务开发

Tech 导读 Java虽然在市场份额占比巨大，但是在万物云原生下，因它启动时长，资源消耗较大，不易水平扩展等方面都成为了明显的短板，导致市场份额也逐渐减少。而GraalVM弥补了这些缺陷，本文将从实战方向带你打开，原生镜像之路。

01

概念篇

在今年的敏捷团队建设中，我通过Suite执行器实现了一键自动化单元测试。Juint除了Suite执行器还有哪些执行器呢？由此我的Runner探索之旅开始了！

1.1 从JDK8->JDK17 你需要知道的

从 JDK 8 升级到 JDK 17 可以让你的应用程序受益于新的功能、性能改进和安全增强。下面是一些 JDK 8 升级到 JDK 17 的最佳实战：

1.1.1 确定升级的必要性：

首先，你需要评估你的应用程序是否需要升级到 JDK 17。查看 JDK 17 的新特性、改进和修复的 bug，以确定它们对你的应用程序是否有实际的好处。

1.1.2 了解 JDK 8 到 JDK 17 的变化：

详细了解 JDK 8 和 JDK 17 之间的差异是非常重要的。熟悉 JDK 17 中引入的新特性、移除的特性以及可能影响现有代码的变化。

1.1.3 解决向后不兼容的变化 更新依赖项和框架：

在升级过程中，可能会遇到一些向后不兼容和框架不兼容的变化。例如，一些 API 的使用方式可能发生了变化，或者一些方法已被废弃。在升级之前，你需要对这些变化进行仔细的检查，并相应地修改你的代码。

1.1.4 进行兼容性测试：

在升级之前，进行兼容性测试是非常重要的。确保你的应用程序在 JDK 17 下能够正常运行，并且没有出现任何性能下降或功能问题。可以使用自动化测试工具来简化测试过程。

1.1.5 逐步升级：

对于大型应用程序或关键系统，建议逐步进行升级。可以先将应用程序迁移到较新的 JDK 版本，如 JDK 11 或 JDK 14，然后再逐步升级到 JDK 17。这样可以降低升级过程中的风险，并使你能够逐步解决遇到的问题。

1.1.6 监控和优化性能：

升级到 JDK 17 后，你可能会注意到一些性能改进。然而，某些代码可能会受到影响并表现出不同的行为。使用性能监控工具来检测潜在的性能问题，并进行必要的调整和优化。

1.1.7 更新部署和运维流程：

升级 JDK 版本后，你可能还需要更新你的部署和运维流程。例如，JDK 17 中引入了一些新的命令行工具和管理选项。

1.2 为什么要使用jdk17?

1.2.1 长期支持（LTS）：

JDK 版本中的一些版本被标记为长期支持版本，这意味着它们将获得更长时间的支持和维护。JDK 17 是 OpenJDK 的一个 LTS 版本。

1.2.2 生态系统支持：

一些开源项目、框架和工具可能会更早地支持较新的 JDK 版本，以利用新的特性和改进。选择较新的 JDK 版本可以使你能够使用最新的工具和库，并获得更好的生态系统支持。

1.2.3 新功能和改进：

每个 JDK 版本都会引入新的功能、增强和改进。

1.3 强强联合GraalVM

GraalVM 是一种开源的【通用】虚拟机（通用: 它具有支持多种编程语言的能力 直接在 graalvm运行 不需要额外的运行时环境），具有许多特性和优势，使得它在特定的场景中成为一个有吸引力的选择。以下是一些使用 GraalVM 的原因：

1.3.1 高性能：

GraalVM 具有优化的即时编译器，能够将 Java 程序编译成高效的机器码。在许多情况下比传统的 Java 虚拟机更快。

1.3.2 AOT 编译：

GraalVM 可以将 Java 程序静态编译成本地机器码，这被称为 Ahead-of-Time（AOT）编译。AOT 编译可以提供更快的启动时间和更低的内存消耗，适用于一些对性能要求较高的场景。

1.3.3 生态系统支持：

GraalVM 在开发者社区中有广泛的支持和活跃的生态系统。许多开源项目和框架已经对 GraalVM 进行了优化和集成，使得使用 GraalVM 更加方便和无缝。

1.3.4 嵌入式支持：

GraalVM 提供了嵌入式 API，允许你将 GraalVM 作为库集成到你的应用程序中。这意味着你可以将 GraalVM 作为运行时引擎嵌入到你的应用程序中，从而实现更高的灵活性和自定义性。

1.3.5 云原生支持：

GraalVM 具有与云原生应用程序开发和部署相关的特性。它可以与 Docker 和 Kubernetes 配合使用，支持快速启动和低内存消耗，适用于云环境中的微服务架构。

02

实战篇

理解，首先 MCube 会依据模板缓存状态判断是否需要网络获取最新模板，当获取到模板后进行模板加载，加载阶段会将产物转换为视图树的结构，转换完成后将通过表达式引擎解析表达式并取得正确的值，通过事件解析引擎解析用户自定义事件并完成事件的绑定，完成解析赋值以及事件绑定后进行视图的渲染，最终将目标页面展示到屏幕。

2.1 第一步建议先升级依赖项

如果你的项目基于java 8，在升级前最好先升级依赖项，从java 8升级到java 17是一个很大的跨越，依赖项不升级则出问题的概率会比较高，maven可以用mvn versions:display-dependency-updates命令检查依赖项更新，输出会类似这样：

图1.检查依赖项更新输出示意

然后可以把依赖项升级到输出的对应版本，大部分包升级不会出问题，如果有问题，建议去出问题的依赖官方仓库寻找解决方案。这个命令是直接查询maven远程仓库，如果依赖项多的话会运行比较长的时间

或者 jdeps --jdk-internals --multi-release 17 --class-path . encloud-api.jar

javax.annotation.*被移除 可以手动倒入

dependency>
    <groupId>javax.annotation</groupId>
    <artifactId>javax.annotation-api</artifactId>
</dependency>

常见的标记为废弃的参数 迁移前后的参数如下：

图2.迁移前后的参数示意

2.2 环境安装

2.2.1 Jdk环境安装 https://www.graalvm.org/downloads/

版本对比、一张官方的对比图

图3.官方的版本对比图示意

升级时springboot和springcloud版本对应表：https://start.spring.io/actuator/info

2.2.2 maven环境安装 https://maven.apache.org/download.cgi

GraalVM对maven没有特定的版本要求。通常情况下，只要您使用的Maven版本足够新并支持Java 8或更高版本，就可以与GraalVM一起使用。建议您使用Maven 3.5.x 或更高版本以确保与GraalVM的兼容性。

启动java器使用 GraalVM 默认编译器 Graal 运行 JVM。安装时检查Java版本：

$JAVA_HOME/bin/java -version

2.3 二进制的生成

2.3.1 安装本机映像

gu install native-image
该native-image工具安装在$JAVA_HOME/bin目录中

2.3.2 maven构建

mvn clean package -Pnative -Dmaven.test.skip=true

2.4 出现的坑点

2.4.1 对于mac 提前安装 glibc-devel

2.4.2 对于 centos 提前安装

yum install centos-release-scl

yum install devtoolset-8

source /opt/rh/devtoolset-8/enable

yum install zlib-devel

否则编译出现 会编译失败 gcc需要升级到6.4以上

报错如下：

图4、5.报错示意

2.4.3 对于java 应用来说 打出来的二进制可能出现乱码 因此需要强制指定

图6.强制指定示意

2.5 模块化 初体验

 git clone https://github.com/graalvm/graalvm-demos
 cd graalvm-demos/native-hello-module
 结构图
 ├── hello
│   └── Main.java
│       > package hello;
│       > 
│       > public class Main {
│       >     public static void main(String[] args) {
│       >         System.out.println("Hello from Java Module: "
│       >             + Main.class.getModule().getName());
│       >     }
│       > }
│
└── module-info.java
    > module HelloModule {
    >     exports hello;
    > }
    
 mvn package
 $JAVA_HOME/bin/java --module-path target/HelloModule-1.0-SNAPSHOT.jar --module HelloModule
 $JAVA_HOME/bin/native-image --module-path target/HelloModule-1.0-SNAPSHOT.jar --module HelloModule
 ./hellomodule

2.6 编译器操作模式

Graal 作为 HotSpot JIT 编译器有两种运行模式：

libgraal：Graal 编译器提前编译到本地共享库中。在这种运行模式下，共享库由 HotSpot VM 加载。编译器使用与 HotSpot 堆分开的内存，并且从一开始就运行得很快，因为它不需要预热。这是默认和推荐的操作模式。

jargraal：Graal 编译器经历与 Java 应用程序的其余部分相同的预热阶段。也就是说，在编译其热方法之前首先对其进行解释。-XX:-UseJVMCINativeLibrary使用命令行选项选择此模式。这将延迟达到最佳性能的时间。

2.7 本机映像构建配置

maven常用配置
<buildArgs>
如果要将其他参数传递给本机图像生成器，请<buildArgs> 在插件的配置中使用
<buildArgs>
    <arg>--argument</arg>
</buildArgs>
<skipNativeBuild>
要跳过本机图像的生成，请在插件的配置中提供以下内容：
<skipNativeBuild>true</skipNativeBuild>
<skipNativeTests>
要跳过本机图像编译测试的生成和执行，请在插件的配置中提供以下内容：
<skipNativeTests>true</skipNativeTests>
<debug>
如果要启用调试信息的生成，请在插件配置中提供以下内容：
<debug>true</debug>
<useArgFile>
如果要使用参数文件构建原生图像，请在插件配置中提供以下内容：
<useArgFile>true</useArgFile>

2.8 日志记录添加到本机可执行文件

1、默认情况下，由 Native Image 生成的本机可执行文件支持通过java.util.logging.*API 进行日志记录。

2、本机可执行文件中的默认日志记录配置基于 logging.properties 在 JDK 中找到的文件。该文件配置了一个 java.util.logging.ConsoleHandler 只显示该 INFO 级别及以上级别的消息的文件,如果您需要额外的日志记录处理程序，则必须注册相应的类以进行反射。例如，如果您使用 java.util.logging.FileHandlerthen 提供以下反射配置：

{
    "name" : "java.util.logging.FileHandler",
    "methods" : [
      { "name" : "<init>", "parameterTypes" : [] },
    ]
  }

3、将以下 Java 代码保存到名为LoggerRunTimeInit.java的文件中，然后使用以下命令对其进行编译javac：

import java.io.IOException;
 import java.util.logging.Level;
 import java.util.logging.LogManager;
 import java.util.logging.Logger;

 public class LoggerTest {
     public static void main(String[] args) throws IOException {
         LogManager.getLogManager().readConfiguration(LoggerRunTimeInit.class.getResourceAsStream("/logging.properties"));
         Logger logger = Logger.getLogger(LoggerRunTimeInit.class.getName());
         logger.log(Level.WARNING");
     }
 }

4、下载 logging.properties 资源文件 (https://www.graalvm.org/docs/reference-manual/native-image/assets/logging.properties) 并将其保存在与 LoggerRunTimeInit.java 相同的目录中。

5、构建并运行本机可执行文件：

 native-image LoggerTest -H:IncludeResources="logging.properties"
  ./LoggerTest

6、它应该产生类似于以下内容的输出：

WARNING

2.9 使用jdk17和graalvm 你可以体验到

1. 启动时间：GraalVM 提供了 Just-In-Time (JIT) 编译和 Ahead-Of-Time (AOT) 编译的能力。AOT 编译可以将 Java 应用程序编译成本地机器码，从而加快应用程序的启动时间。相比之下，传统的 JIT 编译需要一些启动时间来进行动态编译。因此，使用 GraalVM 的 AOT 编译可能会显著减少启动时间，提高应用程序的响应性能。
2. 内存占用：GraalVM 的 AOT 编译可以减少应用程序的内存占用，因为本地机器码通常比解释执行的字节码更加紧凑。这可以提高应用程序的可扩展性和资源利用率。
3. 即时编译性能：GraalVM 的 JIT 编译器在某些情况下可能会提供更好的性能。它可以对热点代码进行更优化的编译，以提高执行速度。这可能在一些计算密集型任务或高并发场景中带来性能提升。
4. 应用本身大小：在真实环境下占用对比，且二进制版本是已经整合5个项目的完整项目，而jar只是其中1/5。‍

图7.应用本身大小对比示意

2.10 demo开箱即体验

经过真实项目验证的框架demo已上传至github，地址：kafka-stream （https://github.com/17734671027/kafka-stream）基于 JDK17+springboot3.0.6+kafkaStream 构成，支持 native-image 打包，让您下的开心，用的舒心 ，欢迎大家体验。

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总结

理解，首先 MCube 会依据模板缓存状态判断是否需要网络获取最新模板，当获取到模板后进行模板加载，加载阶段会将产物转换为视图树的结构，转换完成后将通过表达式引擎解析表达式并取得正确的值，通过事件解析引擎解析用户自定义事件并完成事件的绑定，完成解析赋值以及事件绑定后进行视图的渲染，最终将目标页面展示到屏幕。

在云原生下，Java升级到最新版本并使用GraalVM可以提高Java应用的性能、体验新特性、提高资源利用率和适应万物云原生的能力。

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