Spring Boot 3.3提供CDS与Leyden支持

关键点是，与GraalVM 原生镜像支持相比，这种新的 CDS 支持提供了不同的价值主张：例如，在启动时，使用 CDS 获得的改进不如使用原生镜像那么显著，但它们仍然非常显著，同时您可以继续使用常规 JVM，而副作用很少。

Spring Boot 以生产就绪的方式支持 CDS 和 GraalVM 原生镜像，并根据您的情况和意见让您进行选择。

CDS，JVM 中的一颗隐藏宝石
CDS 是类数据共享，它是一项成熟的技术，已在大多数 JVM 中使用，但目前尚未发挥其全部潜力。简单来说，您可能已经在不知不觉中使用了 CDS，不过可能只是为了优化 JDK 类加载，而您的应用程序或库的类可能并未利用它。

要解锁“让应用程序或库的类利用CDS”，需要对您的应用程序进行训练运行。
您还需要满足一组约束，如果没有 Spring Boot 这样的专门支持，这些约束很容易被打破：

• 必须使用完全相同的 JVM。
• 类路径必须指定为 JAR 列表，并避免使用目录、*通配符和嵌套 JAR。
• 必须保留 JAR 的时间戳。
• 使用 CDS 存档进行生产运行时，类路径必须与创建存档时使用的类路径相同，且顺序相同。可以在末尾指定其他 JAR 或目录（但不会被缓存）。

Spring Boot 3.3 通过提供两个新功能释放了这一潜力：自解压可执行 JAR和Buildpacks CDS 支持。

自解压可执行 JAR
直接使用可执行 JAR 运行：java -jar my-app.jar

• 这并不是在生产环境中运行应用程序的最有效方式。这里

java -Djarmode=tools -jar my-app.jar extract --destination application

然后，您可以使用以下方式更有效地运行 Spring Boot 应用程序：

java -jar application/my-app.jar

此功能具有超强功能：它旨在满足 CDS（和 Project Leyden）约束。因此，结合 Spring Framework 对 CDS 训练运行的支持，您可以为 Spring Boot 应用程序创建 CDS 存档，如下所示：

java -XX:ArchiveClassesAtExit=application.jsa -Dspring.context.exit=onRefresh -jar application/my-app.jar

然后，你可以使用以下方式启动启用了 CDS 的应用程序：

java -XX:SharedArchiveFile=application.jsa -jar application/my-app.jar

Buildpacks 中的 CDS 和 Spring AOT 激活支持
自解压可执行 JAR 功能与 CDS 使用相结合，非常灵活，但仍然需要相当多的手动步骤，因此 Spring Boot 和 Buildpacks 为 CDS 提供了集成支持，其：

• 创建容器镜像时自动执行训练运行。
• 将 Spring Boot 可执行 JAR 提取到上面提到的 CDS 友好文件布局中。
• 在集装箱内运送 CDS 档案。
• 运行容器镜像时自动启用 CDS。

如https://github.com/sdeleuze/spring-boot-cds-demo存储库中所示，可以使用 Gradle 按照如下方式启用它：

tasks.named("bootBuildImage") {
    environment["BP_JVM_CDS_ENABLED"] = "true"
}

<plugin>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
    <configuration>
        <image>
            <env>
                <BP_JVM_CDS_ENABLED>true</BP_JVM_CDS_ENABLED>
            </env>
        </image>
    </configuration>
</plugin>

在训练运行期间，Spring bean 会在没有启动 Spring 生命周期的情况下实例化，因此在实践中您可能会观察到的主要副作用是早期的数据库交互，这可以通过配置应用程序（或仅使用环境变量进行训练运行CDS_TRAINING_JAVA_TOOL_OPTIONS）来避免这种数据库交互，如此处所述。

也可以使用BP_SPRING_AOT_ENABLED环境变量触发 Spring AOT 激活支持，但请务必牢记以下限制：

• 在 Maven 或 Gradle 构建中启用 Spring AOT。
• 可能配置 Spring AOT 以使用将在部署环境中使用的 Spring 配置文件。
• CDS_TRAINING_JAVA_TOOL_OPTIONS且BP_SPRING_AOT_ENABLED无法合并。

性能提升结果
在 MacBook M2 上运行最小的 Spring MVC Tomcat 应用程序时，我们观察到，

• 与运行可执行 JAR 相比，提取的应用程序与 CDS 相结合，启动速度提高了约 1.5 倍，内存消耗降低了 16%。
• 如果我们将 Spring AOT 添加到组合中，启动速度将提高约 2 倍，内存消耗将降低 27%。

Spring Boot 和 Leyden 项目
有趣的是，上面描述的新提取命令使用的 CDS 友好布局也旨在为Project Leyden Early-Access 版本提供最佳性能，该版本可看作是具有附加功能的 CDS 后继者，允许：

• 启动速度更快。
• 更小的容器镜像（通过删除 JDK 的 CDS 存档以仅保留应用程序镜像）。
• 提前预热，以便启动后获得更好的性能并更快地达到峰值性能。

性能结果：
目前我们观察到：

• 使用 Project Leyden 时 Spring Boot 应用程序的启动速度大约提高 3 倍，
• 而结合 Project Leyden 和 Spring AOT 时启动速度提高 4 倍。

我将在 2024 年比利时 Devoxx 会议的 Project Leyden 演讲中分享更多信息，我很高兴与 Java 平台团队的 Per Minborg 共同演讲。