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介绍

GraalVM最佳实践，使用Java开发CLI、Desktop(JavaFX)、Web(SpringBoot)项目，并使用native-image技术把Java代码静态编译为独立可执行文件（本机映像）。

GraalVM让Java再次变得强大，使用native-image把程序编译为目标平台的可执行文件，脱离jvm直接运行，启动速度飞快，内存负载也很低。

模块概览

体验我已经编译好的可执行文件（Windows、Linux、Mac），点此下载。

下面的性能测试结果是在我本机Windows上测试的，测试结果与机器配置有关，尤其是 native-image 编译耗时。

↓标签 \ 模块→	cli-normal	desktop-javafx	web-springboot
模块描述	命令行应用（无框架）	桌面应用（JavaFx）	Web应用（SpringBoot）
JDK	11 or 17	11 or 17	11 or 17
GraalVM	CE-21.3.0	CE-21.3.0	CE-21.3.0
Maven Plugin	native-maven-plugin	gluonfx-maven-plugin	spring-native
启动耗时（jvm）	0.713s	2.555s	1.793s
启动耗时（native-image）	0.047s	0.665s	0.216s
内存负载（jvm）	38.8m	309.3m	440.5m
内存负载（native-image）	3.1m	60.4m	70.2m
编译耗时（native-image）	24.786s	93.455s	99.434s
可执行文件大小（7z压缩）	8.03m (7z : 1.68m)	62.7m (7z : 13.1m)	66.5m (7z : 13.9m)

新增模块

新增模块简单介绍和基本测试数据

• web-jlhttp
  • 仅3000行Java代码实现的嵌入式HTTPServer，有些时候我们仅仅是想写一两个简单的接口打包发布，使用Spring等框架真的是觉得小题大做了。
  • jarfile：52k，可执行文件大小：12.9m， 7z：2.9m
• web-nanohttpd
  • 另一种轻量级且设计良好的嵌入式HTTPServer实现，该库常用于Android应用开发，不过在这里配合GraalVM一样能正常使用。
  • jarfile：54k，可执行文件大小：12.8m， 7z：2.9m
• cli-picocli
  • Picocli 是一个现代框架，用于轻松构建功能强大、用户友好、支持 GraalVM 的命令行应用程序。它支持颜色、自动补全、子命令等。
  • jarfile: 676k，可执行文件大小：18.2m，7z：4.0m
• web-springboot3
  • Spring Boot 3.0 已正式发布，支持 GraalVM native images，取代实验性的 Spring Native 项目。
  • jarfile: 19.2m，可执行文件大小：72.0m，7z：16.4m

插件变更

• 2021-03-05 GraalVM-21.0.0.2 (Java 8 or Java 11) 首次提交
  • org.graalvm.nativeimage/native-image-maven-plugin:21.0.0.2 cli
  • com.gluonhq/client-maven-plugin:0.1.38 javafx 15.0.1
  • org.springframework.experimental/spring-graalvm-native:0.8.5 springboot 2.4.3
• 2021-12-10 GraalVM-21.3.0 (Java 11 or Java 17)
  • org.graalvm.buildtools/native-maven-plugin:0.9.8 cli
  • com.gluonhq/gluonfx-maven-plugin:1.0.10 javafx 17.0.1
  • org.springframework.experimental/spring-native:0.11.0 springboot 2.6.1

开发环境

以下是我本机的开发环境，理论上windows、linux、mac都是支持的（注意不同平台的 GraalVM SDK 和 native-image的依赖是不一样的）。

• Windows 10 (CPU: i7-7700, RAM: 16G)
• IntelliJ IDEA 2020
• graalvm-ce-java11-21.3.0
• Visual Studio 2019

环境配置（Windows）

Graal VM

• 下载 Graal VM SDK
• 设置GraalVM环境变量（注意JAVA_HOME也要指向GRAALVM_HOME）：

GRAALVM_HOME = C:\path\to\graalvm-ce-java11-21.3.0
JAVA_HOME = %GRAALVM_HOME%
PATH += %GRAALVM_HOME%\bin

• 验证环境 java -version

C:\Users\Administrator>java -version
openjdk version "11.0.13" 2021-10-19
OpenJDK Runtime Environment GraalVM CE 21.3.0 (build 11.0.13+7-jvmci-21.3-b05)
OpenJDK 64-Bit Server VM GraalVM CE 21.3.0 (build 11.0.13+7-jvmci-21.3-b05, mixed mode, sharing)

• 安装native-image组件

gu install native-image

• 验证组件

gu list
native-image --version

MSVC (Visual Studio 2019)

除了GraalVM，还需要Microsoft Visual Studio 2019。社区版就足够了，可以从这里下载。

在安装过程中，请确保至少选择以下各个组件：

• 选择英语语言包
• C++/CLI v142 构建工具（14.25或更高版本）
• MSVC v142 - VS 2019 C++ x64/x86 构建工具（v14.25或更高版本）
• Windows 通用 CRT SDK
• Windows 10 SDK（10.0.19041.0或更高版本）

所有构建命令（无论是Maven还是Gradle）都必须在名为的Visual Studio 2019命令提示符中执行 x64 Native Tools Command Prompt for VS 2019。快捷方式可以在“开始菜单”中找到，也可以在搜索框中搜索应用程序。 阅读Microsoft文档以获取更多信息。

另外，您可以执行 cmd.exe /k "<path to VS2019>\VC\Auxiliary\Build\vcvars64.bat 从任何其他终端运行，然后再开始使用构建命令。

推荐这个终极方案：Visual Studio 2019 配置 MSVC 环境变量，使用命令行编译，这样就可以在任何终端直接使用MSVC的编译工具。

一定要使用这个终极方案，否则在接下来的项目构建中，将会变得很麻烦，每次 mvn package 之前都要先执行 cmd.exe /k "<path to VS2019>\VC\Auxiliary\Build\vcvars64.bat 。

环境配置（Linux/Mac）

Linux

下载GraalVM，配置环境变量，除了GraalVM，还需要以下软件包：

• gcc 6 或更高版本
• ld 2.26 或更高版本
• Ubuntu 18 还需要安装以下这些库（我在Linux子系统中已经测试通过）：

sudo apt install pkg-config libgl-dev libglib2.0-dev libgtk-3-dev libpango1.0-dev libx11-dev libxtst-dev libasound2-dev libavcodec-dev libavformat-dev libavutil-dev

• Ubuntu 20 还需要安装以下这些库

sudo apt install g++-multilib

• 其他Linux发行版，请在打包时查看错误都缺少哪些依赖库，自行安装。

Mac

• xcode-select --install

有关不同平台配置和依赖更详细的说明，请参考：

• install-native-image 构建Java应用时参考
• gluon documentation 构建JavaFx应用时参考

tips：Gluon公司是 OpenJFX 项目和 GraalVM 项目的贡献者，该公司提供了 client-maven-plugin 封装了 native-image 的相关命令，简化了打包操作。

注意事项

• 通过上述步骤，你已经配置好了开发环境，还有一点需要注意的是，在IDEA开发工具中，你需要为项目设置JDK的时候应该直接指向GraalVM下的bin目录，而不是其他JDK的目录，否则在编译时可能会出现错误。

扩展阅读

• GraalVM应该是不支持交叉编译的，不过可以利用Windows提供的Linux子系统来编译源码。

后续规划

对于这三种应用的其他实现方式，后续可能会添加更多的模块

• cli-<支持解析args参数的库> 用于更快速的开发cli应用
• desktop-<Swing/AWT> 其他GUI实现方式
• web-<轻量级无容器的http-server库> 其他Web实现方式

技术交流

• Q群：707416319
• 关于作者：I'm westinyang

参考资料

• 官方资料
  • GraalVM 入门
  • native-image 文档
  • JavaFX 中文官网 推荐阅读
  • Spring Native for GraalVM 文档 推荐阅读
• 网络文章
  • 如何评价 GraalVM 这个项目？ 推荐阅读
  • GraalVM：微服务时代的Java 推荐阅读 很全面的讲解
  • 为 JavaFX 应用生成 native image
  • Windows 下使用 GraalVM 将 JavaFX 应用编译成 exe
  • Spring Boot as GraalVM Native Images 推荐阅读 可能需要“出国留学”工具
  • Spring Boot GraalVM Native Image builds with the native-image-maven-plugin 推荐阅读 可能需要“出国留学”工具
  • 如何借助 Graalvm 和 Picocli 构建 Java 编写的原生 CLI 应用 推荐阅读