Spring Boot 开发人员如何以最少的约束来提高其应用程序的运行时效率，以便在大多数应用程序上享受这些好处？答案是 Spring Boot 3.3 引入的 CDS 支持，它允许您更快地启动 Spring Boot 应用程序并消耗更少的内存。它基于几个月前我介绍的 Spring Framework 6.1 中引入的基础。

关键一点是，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，使用 CDS 获得的启动时间改进不如原生镜像那样显著，但它们仍然非常重要，同时您可以继续使用您的常规 JVM，并且几乎没有副作用。

Spring Boot 以生产就绪的方式支持 CDS 和 GraalVM 原生镜像，并根据您的上下文和意见提供选择。

CDS，JVM 中的隐藏宝石

CDS 代表类数据共享，它是一项成熟的技术，已经在大多数 JVM 中可用并使用，但到目前为止尚未充分发挥其潜力。简单来说，您可能已经在不知情的情况下使用了 CDS，但仅用于优化 JDK 类加载，而您的应用程序或库的类可能没有利用它。要解锁它，需要对您的应用程序执行训练运行。

您还需要满足一系列约束条件，如果没有像 Spring Boot 这样的专用支持，这些约束条件很容易被破坏。

• 必须使用相同的 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。
• 在生产运行中使用 CDS 存档时，类路径必须与用于创建存档的类路径相同，并且顺序相同。可以在末尾指定其他 JAR 或目录（但不会缓存）。

Spring Boot 3.3 通过提供 2 个新功能来释放这种潜力：自解压可执行 JAR 和构建包 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 不是在生产环境中运行应用程序的最有效方式。这已记录在案，但大多数不使用构建包的开发人员和操作员都错过了这一点，这是我与 Spring 社区讨论的各种结果。并且直到最近，还没有真正的一流功能来提供帮助。

Spring Boot 3.3 改变了这一点，并引入了可执行 JAR 自解压的功能，而无需任何外部工具，只需使用可能已可用于运行应用程序的 java 命令。

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

然后，您可以使用以下方法更有效地运行您的 Spring Boot 应用程序：

java -jar application/my-app.jar

此功能具有强大的功能：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，您可以为您的 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，您可以使用 CDS 启用启动应用程序：

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

构建包中的 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 和构建包提供了集成的 CDS 支持，它可以：

• 在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。
• 在容器中交付 CDS 存档。
• 在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 启用它：

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

或使用 Maven：

<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 会在不启动 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数据库交互，可以通过配置您的应用程序（或仅使用 CDS_TRAINING_JAVA_TOOL_OPTIONS 环境变量配置训练运行）来避免此类数据库交互，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，但请务必牢记这些约束条件。

• 在您的 Maven 或 Gradle 构建中启用 Spring AOT。
• 可能配置 Spring AOT 以使用部署环境中将使用的 Spring 配置文件。
• CDS_TRAINING_JAVA_TOOL_OPTIONS 和 BP_SPRING_AOT_ENABLED 不能组合使用。

Broadcom 的 Spring 和构建包团队一直在紧密合作，以利用这些 OSS 功能并将其与其他Tanzu Platform 功能结合起来，以便为 Cloud Foundry 或 Kubernetes 提供一流的 CDS 支持，例如训练运行自动配置，使 CDS 就像一个标志一样易于启用，并且没有任何副作用，以及更多平台级功能即将推出。

数据点

在 MacBook M2 上运行的最小 Spring MVC Tomcat 应用程序中，我们观察到提取的应用程序与 CDS 相结合，与运行可执行 JAR 相比，启动速度大约快 1.5 倍，内存消耗降低了 16%。如果我们将 Spring AOT 添加到混合中，我们将获得大约 2 倍的启动速度和 27% 的内存消耗降低。

我们在 Petclinic 中看到了类似的改进。

这些值在功能较弱的云实例上显然会发生变化，但您应该可能会观察到类似的改进比率。

Spring Boot 和 Project Leyden

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 早期访问版本提供最佳性能，它可以被视为 CDS 的后继者，具有其他功能，例如：

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

我们目前观察到，使用 Project Leyden 的 Spring Boot 应用程序启动速度大约快 3 倍，并且在结合使用 Project Leyden 和 Spring AOT 时，启动速度快 4 倍。

我将在即将举行的2024 年比利时 Devoxx 上的 Project Leyden 演讲中分享更多信息，届时我将荣幸地与来自 Java 平台团队的 Per Minborg 共同发表演讲。