看啥spring boot，quarkus應用啓動只需0.07s

前言

quarkus號稱超音速亞原子JAVA爲Graalvm量身定製的java堆棧，是否名副其實呢？下面就來看看真實情況如何。動手前先簡單介紹下Graalvm，它是oracle出品的一個AOT編譯器，可以將應用程序編譯成本地映像，通俗的說可以將java編譯成機器可直接執行的程序，可以參考go語言的編譯輸出產物。而且graalvm不僅僅支持java，對其他語言也有很好的支持。下面先看一張quarkus的java應用程序在傳統的vm下面和graalvm下面的資源佔用圖。

Quarkus技術交流QQ羣：871808563

graalvm：https://www.graalvm.org/

native-image編譯配置

    <profiles>
        <profile>
            <id>native</id>
            <activation>
                <property>
                    <name>native</name>
                </property>
            </activation>
            <build>
                <plugins>
                    <plugin>
                        <groupId>io.quarkus</groupId>
                        <artifactId>quarkus-maven-plugin</artifactId>
                        <version>${quarkus-plugin.version}</version>
                        <executions>
                            <execution>
                                <goals>
                                    <goal>native-image</goal>
                                </goals>
                                <configuration>
                                    <enableHttpUrlHandler>true</enableHttpUrlHandler>
                                    <reportErrorsAtRuntime>true</reportErrorsAtRuntime>
                                </configuration>
                            </execution>
                        </executions>
                    </plugin>
                    <plugin>
                        <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                        <artifactId>maven-failsafe-plugin</artifactId>
                        <version>${surefire-plugin.version}</version>
                        <executions>
                            <execution>
                                <goals>
                                    <goal>integration-test</goal>
                                    <goal>verify</goal>
                                </goals>
                                <configuration>
                                    <systemPropertyVariables>
                                        <native.image.path>${project.build.directory}/${project.build.finalName}-runner</native.image.path>
                                        <java.util.logging.manager>org.jboss.logmanager.LogManager</java.util.logging.manager>
                                        <maven.home>${maven.home}</maven.home>
                                    </systemPropertyVariables>
                                </configuration>
                            </execution>
                        </executions>
                    </plugin>
                </plugins>
            </build>
        </profile>
    </profiles>

在pom文件中使用profile新增了一個native編譯環境，引入了quarkus的編譯插件，並激活了native的編譯。實際上，這個插件只會幫你將graalvm編譯指令編排好，graalvm的環境還需要你自己搭建，quarkus每個迭代的版本會針對特定的graalvm版本做優化，所以不是所有的版本都相互兼容的。比如quarkus1.5.final版本兼容graalvm19.x版本，最新的quarkus1.6.final支持graalvm20.1.1版本，各版本下載地址，點我，下載下來後，和配置java環境一樣，將目錄添加到GRAALVM_HOME環境變量中即可，如：

最終quarkus的maven編譯插件會幫我們生成一條這樣的graalvm編譯指令，如：

F:\runtime\graalvm-ce-java8-19.3.1\bin\native-image.cmd -J-Dsun.nio.ch.maxUpdateArraySize=100 -J-Djava.util.logging.manager=org.jboss.logmanager.LogManager -J-DCoordinatorEnvironmentBean.transactionStatusManagerEnable=false -J-Dvertx.logger-delegate-factory-class-name=io.quarkus.vertx.core.runtime.VertxLogDelegateFactory -J-Dvertx.disableDnsResolver=true -J-Dio.netty.leakDetection.level=DISABLED -J-Dio.netty.allocator.maxOrder=1 -J-Duser.language=zh -J-Dfile.encoding=UTF-8 --initialize-at-run-time=java.net.Inet4Address -H:+TraceClassInitialization --initialize-at-build-time= -H:InitialCollectionPolicy=com.oracle.svm.core.genscavenge.CollectionPolicy$BySpaceAndTime -H:+JNI -jar kk-org-thansfer-admin-1.0-SNAPSHOT-runner.jar -H:FallbackThreshold=0 -H:+ReportUnsupportedElementsAtRuntime -H:+ReportExceptionStackTraces -H:+AddAllCharsets -H:+IncludeAllTimeZones -H:EnableURLProtocols=http,https --enable-all-security-services -H:-UseServiceLoaderFeature -H:+StackTrace kk-org-thansfer-admin-1.0-SNAPSHOT-runner

以上就是quarkus集成graalvm編譯環境的所有內容了，但是graalvm在windows系統下的編譯並不友好，博主嘗試過很多方法，包括通過docker容器掛載編譯，都宣告失敗了，所以如果你也有同樣的問題，看下我們的異常是否一樣：

[ERROR] Failed to execute goal io.quarkus:quarkus-maven-plugin:1.6.0.Final:native-image (default) on project kk-org-thansfer-admin: Failed to generate native image: io.quarkus.builder.BuildException: Build failure: Build failed due to errors
[ERROR] 	[error]: Build step io.quarkus.deployment.pkg.steps.NativeImageBuildStep#build threw an exception: java.lang.RuntimeException: Failed to build native image
[ERROR] 	at io.quarkus.deployment.pkg.steps.NativeImageBuildStep.build(NativeImageBuildStep.java:366)
[ERROR] 	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
[ERROR] 	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
[ERROR] 	at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
[ERROR] 	at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
[ERROR] 	at io.quarkus.deployment.ExtensionLoader$2.execute(ExtensionLoader.java:932)
[ERROR] 	at io.quarkus.builder.BuildContext.run(BuildContext.java:277)
[ERROR] 	at org.jboss.threads.ContextClassLoaderSavingRunnable.run(ContextClassLoaderSavingRunnable.java:35)
[ERROR] 	at org.jboss.threads.EnhancedQueueExecutor.safeRun(EnhancedQueueExecutor.java:2046)
[ERROR] 	at org.jboss.threads.EnhancedQueueExecutor$ThreadBody.doRunTask(EnhancedQueueExecutor.java:1578)
[ERROR] 	at org.jboss.threads.EnhancedQueueExecutor$ThreadBody.run(EnhancedQueueExecutor.java:1452)
[ERROR] 	at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
[ERROR] 	at org.jboss.threads.JBossThread.run(JBossThread.java:479)
[ERROR] Caused by: java.lang.RuntimeException: Image generation failed. Exit code: -1073741819
[ERROR] 	at io.quarkus.deployment.pkg.steps.NativeImageBuildStep.imageGenerationFailed(NativeImageBuildStep.java:416)
[ERROR] 	at io.quarkus.deployment.pkg.steps.NativeImageBuildStep.build(NativeImageBuildStep.java:344)
[ERROR] 	... 12 more
[ERROR] -> [Help 1]

不過別慌，博主還沒放棄，下面通過docker多段鏡像編排解決問題，上面貼的pom配置代碼別刪

docker多段鏡像編排

## Stage 1 : build with maven builder image with native capabilities
FROM quay.io/quarkus/centos-quarkus-maven:20.1.0-java8 AS build
COPY pom.xml /usr/src/app/
COPY src /usr/src/app/src
USER root
RUN chown -R quarkus /usr/src/app
USER quarkus
RUN mvn -f /usr/src/app/pom.xml -Pnative clean install -Dmaven.test.skip=true -Denv=DEV
## Stage 2 : create the docker final image
FROM registry.access.redhat.com/ubi8/ubi-minimal
WORKDIR /work/

COPY --from=build /usr/src/app/target/*-runner /work/application

# set up permissions for user `1001`
RUN chmod 775 /work /work/application \
  && chown -R 1001 /work \
  && chmod -R "g+rwX" /work \
  && chown -R 1001:root /work

EXPOSE 8080
USER 1001

CMD ["./application", "-Dquarkus.http.host=0.0.0.0"]

第一階段，基於quarkus的centos基礎鏡像，裏面內置了graalvm環境，然後我們只需要將代碼和pom配置copy進系統裏，同鏡像裏的環境編譯成native-image，然後第二段，基於小紅帽的基礎鏡像運行環境，將構建的產物copy進去，如此即完成了docker容器的構建。不過這樣的方式構建，所有的依賴都是即時下載的，對本地網絡要求會比較高，整體編譯時長會比較長。網絡稍微一抖動就會編譯失敗，所以最好在pom裏配置下國內比較快的maven倉庫，比如阿里雲的maven倉庫。還有，在graalvm編譯階段，會非常的喫內存，這個時候它會加載所有的代碼用於靜態分析，這塊內容阿里巴巴的jvm團隊有做過優化，後面可能會轉載到本博文來做一個分享。

可能遇到的問題，graalvm是在編譯時初始化的，所有有些依賴如果只能運行時初始化，可以在quarkus中添加如下的配置：

quarkus.native.additional-build-args=--initialize-at-run-time=java.net.Inet4Address

效果展示

docker編譯雖然會比較慢，但是最後還是成功了，下面展示下quarkus的神奇之處，當鏡像成功運行起來那一刻，博主還是按捺不住心中的喜悅之情，他麼的跟中了500W似的，注意，博主的這個程序不是簡單的hello，而是有數據源又接口的生產級CURD的程序。

native-image啓動時間

jvm下的啓動時間

除了啓動時間提升了n倍之外，內存佔用也是非常感人，native-image在容器裏面總內存佔用才90M，而在jvm下面應用的內存佔用就要300M左右了。即使如此，相比於spring boot的動輒1G的內存佔用，也已經表現的十分的優秀了。

結語

當應用啓動起來才1s不到的時候，博主是發自內心的高興呀，quarkus的超音速亞原子是名副其實的。雖然目前graalvm還有諸多的問題，比如編譯環境兼容性，對第三方依賴的兼容性，博主引入的dubbo就會有問題，最後只能排除，不過quarkus體系的依賴都是經過優化的，可以放心的使用。不過不用擔心，我相信graalvm技術是java主力探索方向，是未來。而且有阿里巴巴這種級別的jvm團隊一起在優化，graalvm會越來越成熟。博主已經迫不及待的要在下一個項目用起來了，有任何quarkus和graalvm的問題都可以找我哦

補充：spring boot也在native image領域做嘗試了，有興趣的可以關注下這個項目：https://github.com/spring-projects-experimental/spring-graalvm-native

作者簡介：

陳凱玲，2016年5月加入凱京科技。現任凱京科技研發中心架構組經理，救火隊隊長。獨立博客KL博客（http://www.kailing.pub）博主。