项目运行需要 JDK 环境，且 JDK 比应用服务磁盘占用大#

运行一个 Java 项目，理所当然的，需要配置一个 JDK 环境。 要么是在每台服务器上面配置好 JDK，在上面的 Java 服务使用同一套 JDK；要么是使用容器化技术，每个 docker image 都要配置基础的 JDK 环境。 我在 windows 上查看我安装的 JDK 大小，对于 Oracle-JDK8，在 windows 上要 186MB。 然后我上 hub.docker.com 查看 JDK8 相关的镜像，发现 JDK8 的镜像需要 200M 之多。 虽然 docker 的分层技术，可以让每台部署 docker 的服务器上使用同一层 JDK8 的环境，但是仍然会出现说我们第一个应用 jar 包只有 100M-200M，而 JDK 却比应用 jar 大。

项目的代码并不是每个类每行代码都会被调用#

我们打包的代码不一定都用上，类似于 Apache Common、Guava 等类库包，我们可能只是使用了相关的一些功能，但是很多功能我们并不是实实在在的用上。当我们打成一个 fat jar 的时候，会带上这些 lib。同样的，我们在迭代中，可能会出现很多并没有使用上的类，但是它们仍然会被编译和打包。

相对于 Go 或者是 Rust，Java 项目的内存占用大#

对于一个空的 JVM Web 应用（基于 Spring Boot），一启动内存占用可能就就到 200M 以上了。而作为对比，一个空的 Go Web 项目，其实只要 10M 左右。 我查看了我们公司内部的一些容器化的项目，一个只是做相关合并排序操作的 Java 项目，内存占用就高达 1.2-1.5G。

Java 启动速度慢，导致发布时间长，动态扩容难度增大#

我们可能需要（先启动 Docker），启动 JVM，通过 JIT 机制加载编译好的代码。这对于一个中大型项目来说，启动速度十分的慢，发版时间长。如果突发高峰，我们需要动态扩容，那么在高峰期，我们需要等待新的一批机器启动完毕，才能将这些启动好的 Java 项目对外使用，可能启动起来了，高峰期都过了。 再者，JIT 的机制，导致我代码需要 Warm Up，这就导致了我们在刚启动 Java 项目的时候，会出现小部分的超时。

小结#

对于 Faas 架构、或者是 serverless 的趋势下，Java 项目存在启动高延时，对磁盘和内存资源高占用的问题。对比 Go、Rust 等技术，呈现明显的掉队情况

什么是 GraalVM#

1. 是一个基于 OpenJDK/OracleJDK 修改过的，高级一点的 JDK。他可以类似于其他 JDK，提供一个 JVM 环境供 Java 服务使用。其中作为 JVM 使用时，GraalVM 使用 Graal Compiler 替换了 HotspotVM 上的年代久远且很久没有大的更新维护的 C2 编译器，如下图。
2. 可以使用AOT编译器，将应用程序编译成本地映像（native-image)，即是将 Java 代码直接编译成可以执行的程序，类比 Go 编译的输出
3. 多语言支持，除了 JVM 语言的支持外，在 GraalVM 上还能编译运行诸如 C++，python，JavaScript 等语言。也就是说 GraalVM 支持跨语言调用，且性能还不错，大有一统天下 VM 的趋势。

AOT 编译（Ahead-of-Time Compilation）#

GraalVM 通过 native-image 技术，可以提前静态分析和编译代码。它使用静态分析的技术，将需要的、实际使用到的类分析出来，将这些实际用到的类编译成机器码，形成一个可执行文件。而这个可执行文件需要运行起来，就需要Substrate VM的支持

Substrate VM#

Substrate VM 是一个在 GraalVM 里的极小型的运行时环境，包括了独立的异常处理、同步调度、线程管理、内存管理（垃圾收集器 Serial GC，G1，Epsilon GC）和 JNI 访问等组件。 Substrate VM 还包含了一个本地镜像的构造器（Native Image Generator），用户可以通过本地镜像构造器构建基于构建机器的可执行文件。 如下图，可以看到基于 GraalVM，各种语言通过 Truffle Framwork 和 Graal Compiler，运行在 HostSpot JVM 上或者是 SubstrateVM 上。

如何使用#

0. 首先需要在我们的机器上配置 C/C++ 编译的环境 对于 linux

1
# dnf （rpm-based）
2
sudo dnf install gcc glibc-devel zlib-devel libstdc++-static
3
# apt （debian-based）
4
sudo apt-get install build-essential libz-dev zlib1g-dev
5
# yum （centos）
6
sudo yum install gcc glibc-devel zlib-devel

对于 macos

1
xcode-select --install

对于 windows，需要安装 Visual Studio 2017 以上的版本（需要用到里面的 Visual C++ Build Tools），且安装是需要勾选语言为英文（使用中文的 x64 命令行会导致编译 native-image 失败）

1. 安装 GraalVM 并且配置环境变量 对于 linux/macos，可以直接使用 SDKMAN 安装

1
curl -s "https://get.sdkman.io" | bash
2
source "$HOME/.sdkman/bin/sdkman-init.sh"
3
sdk install java 21.1.0.r11-grl

对于 windows，直接上官网下载后，按 JDK 配置环境变量的方式进行配置即可

2. 安装 Native-Image

1
gu install native-image

gu 是 GraalVM 提供的用于安装相关支持的工具，比如如果想在 GraalVM 编译 Python 代码，则只需要使用gu install python即可添加 python 支持，其他语言类似

3. 编写年轻人的第一个 Java 程序 — Hello World

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public class HelloWorld {
2
  public static void main(String[] args) {
3
    System.out.println("Hello, World!");
4
  }
5
}

4. 在终端执行命令编译运行 Java 代码

1
javac HelloWorld.java
2
java HelloWorld

此时，终端就会出现 Hello World! 的字样

5. 这是再使用native-image HelloWorld即可将 java 代码编译成可执行程序，对应在 windows 上的，就是helloworld.exe，对应在 linux/macos 上的就是helloworld的二进制文件。通过在命令行使用helloworld.exe或者./helloworld既可运行这个 HelloWorld 程序

小结#

1. 通过 GraalVM 和 native-image 技术，我的可以摆脱 JVM 的依赖来运行 Java 编写的程序
2. 通过队代码的静态分析编译和摈弃了原有的 JIT 机制，能让程序拥有更快的的冷启动速度和更小内存占用（后文体现）

启动对比#

使用 native image 技术编译后的 Spring Boot 项目 使用 mvn package 编译后，使用 java -jar 启动 可以看到 native-image 技术下的 Spring Boot 项目有更好的启动速度和更低的内存占用。 其中更好的启动速度是因为 AOT 已经提前编译好了代码，不存在像 JIT 之类的动态类加载机制，避免了相关的耗时，直接启动即可。而更低的内存占用也是因为摈弃了 JIT 机制，减少了像需要管理动态的类加载之类的线程；同时 native 下的 Java 服务，其方法区只是简单的存储一下类的相关元数据，而不像 JVM 下需要保留整个类加载的数据。

缺点#

编译速度十分慢（1. Native-Image 编译本身慢，2 Spring Native 优化没做好），且编译需要大内存。 使用 native-image 技术编译mvn package -Pnative，使用了 4 分半 使用原来的 mvn package 只需要 22s

小结#

0. Spring Native 技术让 Spring 有了很好的冷启动速度和减少的内存占用
1. Spring 比较庞大，有很多历史遗留的兼容的原因，兼容的进度不快。
2. 要使用 native 技术，需要放弃很多 Spring 上的动态特性。
3. 编译占用内存大，且编译时间长（native-image 技术通病）

什么是 Quarkus#

1. RedHat 开源的一款 Java Framework，最新版本 2.1.1（社区活跃，版本告诉迭代中）
2. 为 Java 虚拟机（JVM）和原生编译而设计的全堆栈 Kubernetes 原生 Java 框架
3. 专门针对容器优化 Java，并使其成为 Serverless、Cloud 和 Kubernetes 环境的高效平台。
4. Quarkus 可与常用 Java 标准、框架和库协同工作，支持诸如 Eclipse MicroProfile、Spring、Apache Kafka、RESTEasy (JAX-RS)、Hibernate ORM (JPA)、Infinispan、Camel 等等类库
5. 支持依赖注入（基于 CDI），且包含一个扩展框架来扩展功能并将其配置、引导并集成到您的应用中。添加扩展就像添加依赖项一样容易
6. 向 GraalVM 提供正确信息，以便对应用进行原生编译。

优点#

搭配 native-image 技术，冷启动速度快，内存占用小，磁盘占用小 支持命令式和 reactive 模式编码（图中 @Inject 即为依赖注入） 拥有 LiveReload 机制，可以一边开发，一边检验成果。提高开发效率 idea 支持好，可以直接生成 Quarkus 项目 容器化支持好，新建的项目直接包含 dockerfile

如何进行使用#

1. idea 可直接生成 Quarkus 框架的项目
2. 下一步可以直接选择你项目需要的依赖库，比如 Spring Web Api（可以使用 Spring Web 注解的方式开发程序）、Redis Client（用于连接 Redis）
3. 创建项目后，使用 ./mvnw compile quarkus:dev 即可启动。
4. 启动后，支持 LiveReload 机制，直接修改代码后保存即可生效
5. 如果要编译成可执行程序，只需要使用 ./mvnw package -Pnatvie 编译即可。

缺点#

1. 新框架，更新迭代速度快，经常需要升级版本修复 BUG，对许多类库支持仍在 PREVIEW 或者 EXPERIMENTAL 阶段，不保证稳定。
2. 由于技术太新，市面上还没有大公司落地 native 技术的实践，还需要进一步观察。
3. 为了速度，抛弃了很多 Java 技术的动态特性。