GraalVM 原生镜像简介
GraalVM 原生镜像为 Java 应用提供了一种全新的部署与运行方式。 与 Java 虚拟机相比，原生镜像可实现更小的内存占用和更快的启动速度。
它们非常适合通过容器镜像部署的应用，尤其在结合“函数即服务”（FaaS）平台时更具吸引力。
与传统 JVM 应用不同，GraalVM 原生镜像应用需要提前进行处理（AOT），以生成可执行文件。 该处理过程会从主入口点对应用代码进行静态分析。
GraalVM 原生镜像是完整的、平台相关的可执行文件。 无需携带 Java 虚拟机即可运行原生镜像。
| 如果你只想快速体验 GraalVM，可以直接跳转到 开发你的第一个 GraalVM Native 应用程序，稍后再回到本节。 |
与 JVM 部署的关键区别
GraalVM 原生镜像采用提前处理，因此与基于 JVM 的应用存在一些关键差异。 主要区别包括：
-
应用的静态分析在构建时从
main入口点进行。 -
创建原生镜像时无法到达的代码会被移除，不会包含在可执行文件中。
-
GraalVM 无法直接感知代码中的动态元素，需显式告知反射、资源、序列化和动态代理相关信息。
-
应用类路径在构建时固定，无法变更。
-
启动时会加载所有可执行文件中的内容，不支持延迟类加载。
-
某些 Java 应用特性存在部分不支持的限制。
此外，Spring 采用了 Spring 提前处理（AOT），带来更多限制。 请务必阅读下一节开头内容以了解这些限制。
| 原生镜像兼容性指南 提供了更多关于 GraalVM 限制的详细信息。 |
理解 Spring 提前处理（AOT）
典型的 Spring Boot 应用非常动态，配置在运行时完成。 实际上，Spring Boot 自动配置机制高度依赖于运行时状态以正确配置各项内容。
虽然可以让 GraalVM 感知应用的动态特性，但这样会削弱静态分析带来的优势。 因此，使用 Spring Boot 构建原生镜像时，假定应用为“封闭世界”，并限制其动态特性。
“封闭世界”假设除了 GraalVM 本身的限制 外，还包括以下约束：
-
应用中定义的 bean 运行时不可变，意味着：
-
依赖 bean 是否创建而变化的属性不被支持（如
@ConditionalOnProperty及.enabled属性）。
在这些限制下，Spring 可以在构建时进行提前处理，生成 GraalVM 可用的额外资源。 经过 Spring AOT 处理的应用通常会生成：
-
Java 源代码
-
字节码（如动态代理等）
-
GraalVM JSON 提示文件，位于
META-INF/native-image/{groupId}/{artifactId}/：-
资源提示（
resource-config.json） -
反射提示（
reflect-config.json） -
序列化提示（
serialization-config.json） -
Java 代理提示（
proxy-config.json） -
JNI 提示（
jni-config.json）
-
如自动生成的提示不足，你也可以 自定义提示。
源代码生成
Spring 应用由 Spring Bean 组成。 Spring Framework 内部通过两种方式管理 bean： 一是 bean 实例，即已创建并可注入到其他 bean 的对象； 二是 bean 定义，用于描述 bean 的属性及其实例化方式。
以典型的 @Configuration 类为例：
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration(proxyBeanMethods = false)
public class MyConfiguration {
@Bean
public MyBean myBean() {
return new MyBean();
}
}bean 定义通过解析 @Configuration 类及其 @Bean 方法生成。
上述示例中，我们为名为 myBean 的单例 bean 创建了 BeanDefinition，同时也为 MyConfiguration 类本身创建了 bean 定义。
当需要 myBean 实例时，Spring 会调用 myBean() 方法并使用其返回值。
在 JVM 上运行时，@Configuration 类的解析发生在应用启动时，@Bean 方法通过反射调用。
创建原生镜像时，Spring 的处理方式不同。
它会在构建时解析 @Configuration 类并生成 bean 定义。
一旦发现所有 bean 定义，便将其处理并转换为 GraalVM 编译器可分析的源代码。
Spring AOT 过程会将上述配置类转换为如下代码：
import org.springframework.beans.factory.aot.BeanInstanceSupplier;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanDefinition;
import org.springframework.beans.factory.support.RootBeanDefinition;
/**
* Bean definitions for {@link MyConfiguration}.
*/
public class MyConfiguration__BeanDefinitions {
/**
* Get the bean definition for 'myConfiguration'.
*/
public static BeanDefinition getMyConfigurationBeanDefinition() {
Class<?> beanType = MyConfiguration.class;
RootBeanDefinition beanDefinition = new RootBeanDefinition(beanType);
beanDefinition.setInstanceSupplier(MyConfiguration::new);
return beanDefinition;
}
/**
* Get the bean instance supplier for 'myBean'.
*/
private static BeanInstanceSupplier<MyBean> getMyBeanInstanceSupplier() {
return BeanInstanceSupplier.<MyBean>forFactoryMethod(MyConfiguration.class, "myBean")
.withGenerator((registeredBean) -> registeredBean.getBeanFactory().getBean(MyConfiguration.class).myBean());
}
/**
* Get the bean definition for 'myBean'.
*/
public static BeanDefinition getMyBeanBeanDefinition() {
Class<?> beanType = MyBean.class;
RootBeanDefinition beanDefinition = new RootBeanDefinition(beanType);
beanDefinition.setInstanceSupplier(getMyBeanInstanceSupplier());
return beanDefinition;
}
}| 实际生成的代码可能因 bean 定义的不同而有所差异。 |
如上所示，生成的代码以直接方式创建了等价的 bean 定义，便于 GraalVM 理解。
myConfiguration 和 myBean 都有对应的 bean 定义。
当需要 myBean 实例时，会调用 BeanInstanceSupplier，该 supplier 会在 myConfiguration bean 上调用 myBean() 方法。
| Spring AOT 处理期间，应用会启动到 bean 定义可用的阶段，但不会创建 bean 实例。 |
Spring AOT 会为所有 bean 定义生成类似代码。
如需 bean 后处理（如调用 @Autowired 方法），也会生成相应代码。
还会生成 ApplicationContextInitializer，用于在实际运行 AOT 处理应用时由 Spring Boot 初始化 ApplicationContext。
虽然 AOT 生成的源代码较为冗长，但可读性较好，有助于调试应用。
Maven 下生成的源文件位于 target/spring-aot/main/sources，Gradle 下为 build/generated/aotSources。
|
提示文件生成
除了生成源文件，Spring AOT 引擎还会生成 GraalVM 使用的提示文件。 提示文件为 JSON 格式，描述 GraalVM 如何处理无法直接通过代码分析识别的内容。
例如，你可能在私有方法上使用了 Spring 注解。 即使在 GraalVM 上，Spring 也需要通过反射调用私有方法。 遇到此类情况时，Spring 会写入反射提示，让 GraalVM 知道即使该私有方法未被直接调用，也需在原生镜像中保留。
提示文件生成在 META-INF/native-image 下，GraalVM 会自动读取。
Maven 下生成的提示文件位于 target/spring-aot/main/resources，Gradle 下为 build/generated/aotResources。
|