Spring Boot开发者如何以最小的限制提高其应用程序的运行时效率，从而在大多数应用程序中享受这些好处？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。它基于我几个月前介绍的Spring Framework 6.1引入的基础。

一个关键点是，这种新的 CDS 支持提供了与 GraalVM 原生镜像支持 不同的价值主张：CDS 带来的改进在启动时间等方面不如原生镜像那么显著，但仍然非常重要，同时您可以继续使用常规 JVM，并且副作用极小。

Spring Boot 以生产就绪的方式同时支持 CDS 和 GraalVM 原生镜像，并根据您的上下文和偏好提供选择。

CDS，JVM 中的隐藏瑰宝

CDS 代表 类数据共享（Class Data Sharing），它是一种成熟的技术，已在大多数 JVM 中可用和使用，但迄今尚未充分发挥其潜力。简单来说，您可能已经在不知不觉中使用了 CDS，但仅用于优化 JDK 类的加载，而您的应用程序或库的类可能没有利用它。要解锁这一点，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，如果没有像 Spring Boot 这样的专用支持，这些约束很容易被打破

• 必须使用完全相同的 JVM。
• classpath 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，classpath 必须与创建存档时使用的 classpath 相同，顺序也必须相同。可以在末尾指定额外的 JAR 或目录（但不会被缓存）。

Spring Boot 3.3 通过提供 2 个新功能解锁了这一潜力：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 并不是在生产环境中运行应用程序最有效的方式。这在文档中有所说明，但根据我与 Spring 社区进行的各种讨论，大多数不使用 Buildpacks 的开发人员和运维人员都错过了这一点。直到最近，还没有真正的一等功能来提供帮助。

Spring Boot 3.3 改变了这一点，引入了可执行 JAR 自解压的能力，无需任何外部工具，只需使用可能已用于运行应用程序的 java 命令即可

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

然后您可以使用以下方式更高效地运行您的 Spring Boot 应用程序

java -jar application/my-app.jar

此功能具有一项超能力：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

然后您可以通过以下方式启动启用 CDS 的应用程序

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

Buildpacks 中对 CDS 和 Spring AOT 激活的支持

自解压可执行 JAR 功能与 CDS 用法相结合是灵活的，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，它

• 在创建容器镜像时自动执行训练运行。
• 将 Spring Boot 可执行 JAR 解压到上述对 CDS 友好的文件布局中。
• 将 CDS 存档随容器一起交付。
• 在运行容器镜像时自动启用 CDS。

如 https://github.com/sdeleuze/spring-boot-cds-demo 仓库中所示，可以通过 Gradle 启用如下

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

或者使用 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 会被实例化而无需启动 Spring 生命周期，因此实际上您可能观察到的主要副作用是早期数据库交互，这可以通过配置您的应用程序（或仅通过 CDS_TRAINING_JAVA_TOOL_OPTIONS 环境变量配置训练运行）来避免，以防止此类数据库交互，具体如此处文档所述。

也可以使用 BP_SPRING_AOT_ENABLED 环境变量触发 Spring AOT 激活支持，但请务必牢记这些限制

• 在您的 Maven 或 Gradle 构建中启用 Spring AOT。
• 可能需要配置 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 和 BP_SPRING_AOT_ENABLED 不能组合使用。

Broadcom 的 Spring 和 Buildpacks 团队一直在密切合作，利用这些 OSS 功能并将其与额外的 Tanzu Platform 功能结合起来，为 Cloud Foundry 或 Kubernetes 提供一流的 CDS 支持，例如允许训练运行自动配置，使 CDS 像一个标志一样易于启用而没有副作用，并且更多平台级别的功能即将推出。

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，与运行可执行 JAR 相比，提取的应用程序与 CDS 结合使用可实现大约 1.5 倍的启动速度和 16% 的内存消耗降低。如果我们将 Spring AOT 加入，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 上也看到了类似的改进。

在性能较弱的云实例上，这些值显然会发生变化，但您应该会观察到类似的改进比率。

Spring Boot 和 Project Leyden

有趣的是，上述新提取命令使用的对 CDS 友好的布局也旨在为 Project Leyden Early-Access 版本提供最佳性能，这可以看作是 CDS 的继任者，具有额外的功能，可实现

• 更快的启动。
• 更小的容器镜像（通过移除 JDK 的 CDS 存档，只保留应用程序的存档）。
• 提前预热（Ahead-Of-Time warmup），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，结合 Project Leyden 和 Spring AOT 后启动速度快 4 倍。

我将在即将举行的 Devoxx Belgium 2024 的 Project Leyden 演讲中分享更多内容，届时我将与 Java 平台团队的 Per Minborg 共同展示。