动力节点-SpringBoot3第九章了解AOT和GraalVM

9 了解AOT和GraalVM

9.1 提供性能的技术

什么是AOT：
Ahead-of-Time Compilation ：预编译（提前编译）它在 JEP-295 中描述，并在 Java 9 中作为实验性功能添加。
AOT是提升Java程序性能的一种方法，特别是提供JVM的启动时间。在启动虚拟机之前，将Java类编译为本机代码。改进小型和大型Java应用程序的启动时间。

JIT (just in time）：
JIT是现在JVM提高执行速度的技术，JVM执行Java字节码，并将经常执行的代码编译为本机代码。这称为实时 （JIT） 编译。
当JVM发现某个方法或代码块运行特别频繁的时候，就会认为这是“热点代码”（Hot Spot Code)。然后JIT会把“热点代码”编译成本地机器相关的机器码，并进行优化，然后再把编译后的机器码缓存起来，以备下次使用。
JVM 根据执行期间收集的分析信息决定 JIT 编译哪些代码。JIT编译器速度很快，但是Java程序非常大，以至于JIT需要很长时间才能完全预热。不经常使用的Java方法可能根本不会被编译。

特点：在程序执行时，边运行代码边编译。JIT编译需要时间开销，空间开销，只有对执行频繁的代码才值得编译。

AOT:静态的
JIT:动态的

9.2 Native Image

native image: 原生镜像（本机镜像）

native image is a technology to ahead-of-time compile Java code to a standalone executable, called a native image
本机映像是一种预先将Java代码编译为独立可执行文件的技术，称为本机映像（原生镜像）。镜像是用于执行的文件。
通过镜像构建技术（工具）生成镜像文件（native image）。
native image既是技术的名词也指他的生成的可执行文件。
native image支持基于jvm的语言，例如Java, Scala, Clojure, Kotlin

原生镜像文件内容包括应用程序类、来自其依赖项的类、运行时库类和来自JDK的静态链接本机代码（二进制文件可以直接运行，不需要额外安装JDK）,本机映像运行在GraalVM上，具有更快的启动时间和更低的运行时内存开销。

在AOT模式下，编译器在构建项目期间执行所有编译工作，这里的主要想法是将所有的 “繁重工作”–昂贵的计算–转移到构建时间。也就是把项目都要执行的所有东西都准备好，具体执行的类，文件等。最后执行这个准备好的文件，此时应用能够快速启动。减少内存，cpu开销（无需运行时的JIT的编译）。因为所有东西都是预先计算和预先编译好的。

9.3 Native Image builder

Native Image builder（镜像构建器）：是一个实用程序，用于处理应用程序的所有类及其依赖项，包括来自JDK的类。它静态地分析这些数据，以确定在应用程序执行期间可以访问哪些类和方法。然后，它预先将可到达的代码和数据编译为特定操作系统和体系结构的本机可执行文件

9.4 GraalVM

GraalVM 是一个高性能 JDK 发行版，旨在加速用 Java 和其他 JVM 语言编写的应用程序，同时支持 JavaScript、Ruby、Python 和许多其他流行语言。GraalVM 的多语言功能可以在单个应用程序中混合多种编程语言，同时消除外语调用成本。GraalVM是支持多语言的虚拟机。

GraalVM 是 OpenJDK 的替代方案，包含一个名为 native image 的工具，支持预先（ahead-of-time，AOT）编译。GraalVM 执行native image文件启动速度更快，使用的 CPU 和内存更少，并且磁盘大小更小。这使得Java在云中更具竞争力

目前，AOT的重点是允许使用GraalVM将Spring应用程序部署为本机映像。Spring Boot 3中使用GraalVM方案提供Native Image支持。

GraalVM的 "native image "工具将Java字节码作为输入，输出一个本地可执行文件。为了做到这一点，该工具对字节码进行静态分析。在分析过程中，该工具寻找你的应用程序实际使用的所有代码，并消除一切不必要的东西。native image是封闭式的静态分析和编译，不支持class的动态加载，程序运行所需要的多有依赖项均在静态分析阶段完成

9.5 AOT的操作步骤：

使用SpringBoot或者Spring创建项目， GraalVM的native image build生成 原生镜像文件，在GraalVM上执行镜像文件。