SpringBoot3—场景整合：AOT

news2025/3/9 23:42:50

一、AOT与JIT

AOT：Ahead-of-Time（提前编译）：程序执行前，全部被编译成机器码

JIT：Just in Time（即时编译）: 程序边编译，边运行；

编译：源代码（.c、.cpp、.go、.java。。。） ===编译=== 机器码

语言：

编译型语言：编译器
解释型语言：解释器

（1）Complier 与 Interpreter

Java：半编译半解释
图示：
对比编译器和解释器：

（2）AOT 与 JIT 对比

AOT 与 JIT 对比：
在 OpenJDK 的官方 Wiki 上，介绍了HotSpot 虚拟机一个相对比较全面的、即时编译器（JIT）中采用的优化技术列表
可使用：-XX:+PrintCompilation 打印JIT编译信息

（3）JVM架构

.java === .class === 机器码
JVM: 既有解释器，又有编辑器（JIT：即时编译）；

（4）Java的执行过程

1.4.1流程概要

1.4.2详细流程

热点代码：调用次数非常多的代码

（5）JVM编译器

JVM中集成了两种编译器，Client Compiler 和 Server Compiler；
1. Client Compiler注重启动速度和局部的优化
2. Server Compiler更加关注全局优化，性能更好，但由于会进行更多的全局分析，所以启动速度会慢
Client Compiler：
1. HotSpot VM带有一个Client Compiler C1编译器
2. 这种编译器启动速度快，但是性能比较Server Compiler来说会差一些
3. 编译后的机器码执行效率没有C2的高
Server Compiler：
1. Hotspot虚拟机中使用的Server Compiler有两种：C2 和 Graal
2. 在Hotspot VM中，默认的Server Compiler是C2编译器

（6）分层编译

Java 7 引入分层编译概念，结合 C1 和 C2 优势，平衡启动速度和峰值性能
分层编译将 JVM 执行状态分五层：
1. 解释执行
2. 执行无 profiling（收集程序执行状态数据）的 C1 代码
3. 执行仅统计方法调用次数和循环回边执行次数 profiling 的 C1 代码
4. 执行统计所有 profiling 数据的 C1 代码
5. 执行 C2 代码
profiling 是收集反映程序执行状态的数据，基本统计数据为方法调用次数和循环回边执行次数
解释：
总结：

云原生：Cloud Native； Java小改版；

Java 应用现状及问题
1. 目前 Java 应用若以 jar 包形式运行，采用解释执行，仅热点代码编译为机器码，导致初始启动速度慢，初始处理请求数量少
2. 在大型云平台中，要求应用秒级启动且效率高，Java 应用现有运行方式难以满足这一要求
期望效果
1. 希望 Java 应用能提前编译成机器码，实现急速启动，启动后即可高速运行，达到最高性能
2. 编译成机器码的好处：避免在另外的服务器安装 Java 环境；编译后的机器码可在 Windows X64 等平台直接运行
原生镜像解决方案：native - image（原生镜像）可将应用打包成适配本机平台的可执行文件（即机器码、本地镜像）

二、GraalVM

官网地址：GraalVM
GraalVM 是高性能 JDK，能加速 Java 及其他 JVM 语言编写的应用，还提供多种流行语言运行时
运行 Java 应用有两种方式：在 HotSpot JVM 上用 Graal 即时编译器；作为预先编译的本机可执行文件（本地镜像）运行
GraalVM 具备多语言能力，可在单个应用中混合多种编程语言，且消除外部语言调用成本

（1）架构

（2）安装

2.2.1VisualStudio

官网地址：免费的开发人员软件和服务 - Visual Studio
别选中文

2.2.2GraalVM

（1）安装

jdk17的GraalVM的github下载地址：Release GraalVM for JDK 17 Community 17.0.9 · graalvm/graalvm-ce-builds · GitHub

（2）配置

修改 JAVA_HOME 与 Path，指向新bin路径
验证JDK环境为GraalVM提供的即可：

（3）依赖

安装 native-image 依赖：

gu install native-image

（4）验证

native-image

（3）测试

2.3.1创建项目

创建普通java项目。编写HelloWorld类；

使用mvn clean package进行打包
确认jar包是否可以执行java -jar xxx.jar
可能需要给 MANIFEST.MF添加 Main-Class: 你的主类（用360压缩打开这个jar包）注意：冒号后面有一个空格

2.3.2编译镜像

编译为原生镜像（native-image）：使用native-tools终端

编译命令：

#从入口开始，编译整个jar
native-image -cp boot3-15-aot-common-1.0-SNAPSHOT.jar com.atguigu.MainApplication -o Haha

#编译某个类【必须有main入口方法，否则无法编译】
native-image -cp classes com.atguigu.MainApplication -o Haha

演示（一定要在x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022）：
演示二（一定要在x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022）：

2.3.3Linux平台测试

安装gcc等环境

yum install lrzsz
sudo yum install gcc glibc-devel zlib-devel

下载安装配置Linux下的GraalVM、native-image

下载：https://www.graalvm.org/downloads/
安装：GraalVM、native-image
命令解释：

配置：JAVA环境变量为GraalVM

tar -zxvf graalvm-ce-java17-linux-amd64-22.3.2.tar.gz -C /opt/java/

sudo vim /etc/profile
#修改以下内容
export JAVA_HOME=/opt/java/graalvm-ce-java17-22.3.2
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

source /etc/profile

安装native-image
```
gu install native-image
```
使用native-image编译jar为原生程序
```
native-image -cp xxx.jar org.example.App
```

在Haha所在目录下直接运行

三、SpringBoot整合

（1）依赖导入

 <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>
        </plugins>
    </build>

（2）生成native-image

第一步（只要勾选native！！！）：
第二、三步（先点击clean、再点击compile）
第四步：运行aot提前处理命令：mvn springboot:process-aot
第五步：运行native打包：mvn -Pnative native:build
注意SDK的选择：
双击即可运行
访问端口在这里

（3）常见错误

可能提示如下各种错误，无法构建原生镜像，需要配置环境变量；
1. 出现cl.exe找不到错误
2. 出现乱码
3. 提示no include path set
4. 提示fatal error LNK1104: cannot open file 'LIBCMT.lib'
5. 提示 LINK : fatal error LNK1104: cannot open file 'kernel32.lib'
6. 提示各种其他找不到

需要修改三个环境变量：Path、INCLUDE、lib

Path（系统变量）：添加如下值：C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\2022\Community\VC\Tools\MSVC\14.33.31629\bin\Hostx64\x64（根据安装目录来）

新建INCLUDE环境变量：值为（根据自己电脑实际情况来）

D:\Visual Studio\2022\Community\VC\Tools\MSVC\14.43.34808\include;C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Include\10.0.26100.0\shared;C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Include\10.0.26100.0\ucrt;C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Include\10.0.26100.0\um;C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Include\10.0.26100.0\winrt

新建lib环境变量：值为（根据自己电脑实际情况来）

D:\Visual Studio\2022\Community\VC\Tools\MSVC\14.43.34808\lib\x64;C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Lib\10.0.26100.0\um\x64;C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Lib\10.0.26100.0\ucrt\x64