之前写过一篇关于GraalVM的文章，也可以参考：GraalVM——云原生时代的JVM
一、编译原理基础
1、AOT 与 JIT：
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AOT：Ahead-of-Time（提前编译）：程序执行前，全部被编译成机器码；
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JIT：Just in Time（即时编译）: 程序边编译，边运行；
具体的AOT和JIT的区别图解，在我的另一篇文章中有详细描述！
| AOT | JIT | |
| 优点 | 1.速度快，优化了运行时编译时间和内存消耗
2.程序初期就能达最高性能 3.加快程序启动速度 |
1.具备实时调整能力
2.生成最优机器指令 3.根据代码运行情况优化内存占用 |
| 缺点 | 1.程序第一次编译占用时间长
2.牺牲高级语言一些特性 |
1.运行期边编译速度慢 2.初始编译不能达到最高性能 |
2、编译型语言 与 解释型语言：
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编译型语言：编译器Complier，先整体编译（源代码 ——> 01机器码），再执行；—— 如果一行出错，整个文件都运行不起来（c）；
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解释型语言：解释器Interpreter，读一行，解释一行，执行；—— 如果一行出错，前面行的代码依然会被执行（python）；
| 编译器 | 解释器 | |
| 机器执行速度 | 快，因为源代码只需被转换一次 | 慢，因为每行代码都需要被解释执行 |
| 开发效率 | 慢，因为需要耗费大量时间编译 | 快，无需花费时间生成目标代码，更快的开发和测试 |
| 调试 | 难以调试编译器生成的目标代码 | 容易调试源代码，因为解释器一行一行地执行 |
| 可移植性（跨平台） | 不同平台需要重新编译目标平台代码 | 同一份源码可以跨平台执行，因为每个平台会开发对应的解释器 |
| 学习难度 | 相对较高，需要了解源代码、编译器以及目标机器的知识 | 相对较低，无需了解机器的细节 |
| 错误检查 | 编译器可以在编译代码时检查错误 | 解释器只能在执行代码时检查错误 |
| 运行时增强 | 无 | 可以动态增强 |
3、J VM中既有 JIT即时编译器 又有 解释器：
所以，JAVA比较贪心，既想要编译型语言执行快的特性，又想要解释型语言强大的动态特性！
JVM的详细架构图：
我们可以很清楚的看到，JVM中既又JIT即时编译器，又有解释器！
4、JAVA的.class文件的完整执行过程：
可以认证阅读这两篇写得很好的文章：
其中：
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Profiler进行热点探测：通过对代码的调用进行计数，统计出热点代码：调用次数非常多的代码；
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同步编译：当场就进行编译，然后执行，编译完成后，将编译后的机器码放入到CodeCache中；；
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异步编译：本次还是先使用解释执行，但是同时提交一个编译请求给后台，进行编译，编译完成后，将编译后的机器码放入到CodeCache中；
5、JVM已经这么强了，为什么还要引入AOT技术呢？
首先JVM暂时还不支持AOT，而是通过GraalVM来实现的！
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现在的JAVA应用存在的问题：
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java应用如果用jar，解释执行，热点代码才编译成机器码；
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初始启动速度慢，初始处理请求数量少。
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而在云原生时代，大型云平台，要求每一种应用都必须秒级启动。每个应用都要求效率高。
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期望的效果：
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java应用也能提前被编译成机器码，随时急速启动，一启动就急速运行，最高性能；
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编译成机器码的好处：
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启动和运行速度快；
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别的服务器不再需要安装JAVA环境，直接运行。
原生镜像：native-image（机器码、本地镜像）：把应用打包成能适配本机平台的可执行文件，在JVM中就需要使用到GraalVM；
6、GraalVM能够打包原生镜像的原理：
可以看到，GraalVM需要打包原生镜像，还是依靠于操作系统本地的集成环境的，如Windows和Linux上的C++环境！
二、GraalVM 和 Native-Image的安装（Windows）
GraalVM 和 及Native-Image命令的下载地址：
（最初写文章时使用的是Graalvm21，后期将版本改为了GraalVM22）：
https://github.com/graalvm/graalvm-ce-builds/releases/tag/vm-22.3.2
我个人的网盘链接：
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1、前提条件：Window系统已经安装了C++集成环境：VisualStudio
下载地址：https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/free-developer-offers/
如果顺利安装成功，我们就可以在本地看到这样的一个应用服务：
2、安装GraalVM：
将下载的GraalVM压缩包解压到任意位置，但是根据约定，我们一般放在： C:\Program Files\Java\ 目录下
然后配置JAVA_HOME环境变量（必须）：
JAVA_HOME : C:\Program Files\Java\graalvm-ce-java17
配置完成后，我们就可以看到以下命令结果：
C:\Users\admin>java -version openjdk version "17.0.4" 2022-07-19 OpenJDK Runtime Environment GraalVM CE 21.3.3.1 (build 17.0.4+8-jvmci-21.3-b20) OpenJDK 64-Bit Server VM GraalVM CE 21.3.3.1 (build 17.0.4+8-jvmci-21.3-b20, mixed mode, sharing) C:\Users\admin>gu --version GraalVM Updater 21.3.3.1
3、使用gu命令安装 native-image 命令（必须）：
# 需要管理员身份运行： C:\Windows\System32>gu install --file D:\Program\jdk\native-image-installable-svm-java17-windows-amd64-21.3.3.1.jar Installing new component: Native Image (org.graalvm.native-image, version 21.3.3.1) ## 如果网络允许，我们可以直接在线安装 C:\Windows\System32>gu install native-image Downloading: Component catalog from www.graalvm.org Processing Component: Native Image Downloading: Component native-image: Native Image from github.com Installing new component: Native Image (org.graalvm.native-image, version 21.3.3.1) C:\Windows\System32>native-image --version GraalVM 21.3.3.1 Java 17 CE (Java Version 17.0.4+8-jvmci-21.3-b20) ## 查看gu已经安装的列表： C:\Windows\System32>gu list ComponentId Version Component name Stability Origin ------------------------------------------------------------------------------------ graalvm 21.3.3.1 GraalVM Core Supported js 21.3.3.1 Graal.js Supported native-image 21.3.3.1 Native Image Early adopter github.com
至此，Windows版的GraalVM和native-image环境就安装完成了！
三、GraalVM 和 Native-Image的安装（Linux）
1、安装gcc等编译环境：
yum install gcc glibc-devel zlib-devel -y # 安装一个文件传输工具(非必须) yum install lrzsz -y rz：本地到服务器 sz：服务器到本地
2、下载GraalVM 和 Native-Image的压缩文件，拷贝到服务器上，解压：
[root@jiguiquan ~]# tar -zxvf graalvm-ce-java17-linux-amd64-21.3.3.1.tar.gz -C /opt/software/ [root@jiguiquan ~]# cd /opt/software/ [root@jiguiquan software]# mv graalvm-ce-java17-21.3.3.1/ graalvm21-java17/ [root@jiguiquan software]# ls graalvm21-java17/ bin conf GRAALVM-README.md include jmods languages legal lib LICENSE.txt release THIRD_PARTY_LICENSE.txt tools
3、配置JAVA环境变量：
[root@jiguiquan graalvm21-java17]# vim /etc/profile.d/myenv.sh # 内容如下： export JAVA_HOME=/opt/software/graalvm21-java17 export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/jre/lib ## 使环境变量生效 [root@jiguiquan graalvm21-java17]# source /etc/profile
4、查看GraalVM和gu命令是否安装成功：
[root@jiguiquan graalvm21-java17]# java -version openjdk version "17.0.4" 2022-07-19 OpenJDK Runtime Environment GraalVM CE 21.3.3.1 (build 17.0.4+8-jvmci-21.3-b20) OpenJDK 64-Bit Server VM GraalVM CE 21.3.3.1 (build 17.0.4+8-jvmci-21.3-b20, mixed mode, sharing) [root@jiguiquan graalvm21-java17]# gu --version GraalVM Updater 21.3.3.1
5、使用gu安装native-image命令：
[root@jiguiquan ~]# gu install --file native-image-installable-svm-java17-linux-amd64-21.3.3.1.jar Processing Component archive: native-image-installable-svm-java17-linux-amd64-21.3.3.1.jar Installing new component: Native Image (org.graalvm.native-image, version 21.3.3.1) [root@jiguiquan ~]# native-image --version GraalVM 21.3.3.1 Java 17 CE (Java Version 17.0.4+8-jvmci-21.3-b20) [root@jiguiquan ~]# gu list ComponentId Version Component name Stability Origin ---------------------------------------------------------------------------------------------- graalvm 21.3.3.1 GraalVM Core Supported js 21.3.3.1 Graal.js Supported native-image 21.3.3.1 Native Image Early adopter
至此，Linux版的GraalVM和native-image环境就安装完成了！
四、简单使用GraalVM将本地的程序打包成二进制可执行文件：
1、首先，我需要一个简单的Maven项目：
项目太简单，就不展示了，就一个入口文件需要特别指定一下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>com.jiguiquan.www</groupId> <artifactId>graalvmhw</artifactId> <version>1.0</version> <properties> <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source> <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target> </properties> <build> <plugins> <plugin> <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId> <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId> <configuration> <classesDirectory>target/classes/</classesDirectory> <archive> <manifest> <mainClass>com.jiguiquan.www.GraalvmHw</mainClass> <useUniqueVersions>false</useUniqueVersions> <addClasspath>true</addClasspath> <classpathPrefix>lib/</classpathPrefix> </manifest> <manifestEntries> <Class-Path>.</Class-Path> </manifestEntries> </archive> </configuration> </plugin> </plugins> </build> </project>
package打包完成后的jar包，我们使用java -jar 运行看下效果：
E:\Study-Code\jdk17Sb3\graalvmhw\target>java -jar graalvmhw-1.0.jar GraalVM Hello World！
具备测试条件！
2、使用native-image命令将上面项目打包成的jar包，编译成.exe可执行文件（Windows）：
编译的命令格式如下：
# 保险起见，使用native工具进行执行，而不是cmd native-image -cp xxx.jar org.example.App native-image [options] -jar jarfile [executable name]
使用native工具，进入到我们项目的target目录：
C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\2022\Community>e: E:\>cd E:\Study-Code\jdk17Sb3\graalvmhw\target E:\Study-Code\jdk17Sb3\graalvmhw\target>dir 驱动器 E 中的卷是 新加卷 卷的序列号是 04DF-6A93 E:\Study-Code\jdk17Sb3\graalvmhw\target 的目录 2023-07-13 15:34 <DIR> . 2023-07-13 15:34 <DIR> .. 2023-07-13 15:34 <DIR> classes 2023-07-13 15:34 <DIR> generated-sources 2023-07-13 15:34 2,565 graalvmhw-1.0.jar 2023-07-13 15:34 <DIR> maven-archiver 2023-07-13 15:34 <DIR> maven-status 1 个文件 2,565 字节 6 个目录 13,985,431,552 可用字节
执行如下命令，完成编译打包（多个方法）：
# 方法1：最方便的，通过通过jar包编译 native-image -jar graalvmhw-1.0.jar zidan1 ## 方法2：也是通过jar包编译 native-image -cp graalvmhw-1.0.jar com.jiguiquan.www.GraalvmHw zidan2 ### 方法3：通过.class文件进行编译 native-image -cp classes com.jiguiquan.www.GraalvmHw zidan3
3、执行上面生成的.exe文件，查看结果：
E:\Study-Code\jdk17Sb3\graalvmhw\target>zidan1.exe GraalVM Hello World！ E:\Study-Code\jdk17Sb3\graalvmhw\target>zidan2.exe GraalVM Hello World！ E:\Study-Code\jdk17Sb3\graalvmhw\target>zidan3.exe GraalVM Hello World！
可见上面生成的结果都是可以直接运行的！
4、我们再去Linux环境上试一下，看看编译是否依然可以成功（Linux）
[root@jiguiquan jiguiquan]# native-image -jar graalvmhw-1.0.jar zidan4 [zidan4:2202] classlist: 1,781.41 ms, 0.96 GB [zidan4:2202] (cap): 649.46 ms, 0.96 GB [zidan4:2202] setup: 2,316.49 ms, 0.96 GB [zidan4:2202] (clinit): 180.48 ms, 1.76 GB [zidan4:2202] (typeflow): 5,205.03 ms, 1.76 GB [zidan4:2202] (objects): 8,393.40 ms, 1.76 GB [zidan4:2202] (features): 764.35 ms, 1.76 GB [zidan4:2202] analysis: 14,946.83 ms, 1.76 GB [zidan4:2202] universe: 1,300.00 ms, 2.34 GB [zidan4:2202] (parse): 1,035.49 ms, 2.34 GB [zidan4:2202] (inline): 1,192.88 ms, 2.34 GB [zidan4:2202] (compile): 12,449.22 ms, 2.37 GB [zidan4:2202] compile: 15,424.13 ms, 2.49 GB [zidan4:2202] image: 1,505.50 ms, 2.49 GB [zidan4:2202] write: 253.85 ms, 2.49 GB [zidan4:2202] [total]: 37,791.14 ms, 2.49 GB # Printing build artifacts to: /jiguiquan/zidan4.build_artifacts.txt [root@jiguiquan jiguiquan]# ll total 14600 -rw-r--r-- 1 root root 2565 Jul 13 15:34 graalvmhw-1.0.jar -rwxr-xr-x 1 root root 14939848 Jul 13 16:20 zidan4 -rw-r--r-- 1 root root 21 Jul 13 16:20 zidan4.build_artifacts.txt
5、测试下，此二进制文件是否也可以正常运行：
[root@jiguiquan jiguiquan]# ./zidan4 GraalVM Hello World！
至此，简单版本的GraalVM + Native-Image打包“原生镜像”的测试就算完成了！
五、写在最后
1、使用GraalVM + Native-Image编译二进制文件真的如此简单吗？
—— 只需要提供编译环境，然后提供java项目的jar包，即可完成编译打包？
答案是否定的，这种方式只能适合简单的项目，
因为我们在文章最开始讲过，AOT和JIT都属于编译型语言的过程，但是编译型语言是没有动态特性的（如反射），而反射是java中非常重要的一个功能，几乎我们用的所有框架中都大量地使用了反射，所以肯定是没有办法直接将这些项目的jar包简单打包成可直接执行的二进制文件的！
2、那么我们用Spring写的代码就不能通过AOT技术，编译打包成可执行文件了？
答案也是否定的，不是不可以编译打包，而是需要解决一些问题：
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动态能力丢失的问题：
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解决方案：提前告知native-image工具，反射会用到那些方法，构造器等！（Springboot3.0就提供了一些注解，专门处理这个问题）
// 有兴趣可以学习一下这个注解
public @interface ImportRuntimeHints {
Class<? extends RuntimeHintsRegistrar>[] value();
}
配置文件放在哪？—— jar包本质是个压缩包，里面当然可以放置配置文件，但是.exe可执行文件，里面怎么好放置配置文件呢？
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解决方案：提前告知native-image工具，我们的配置文件在哪儿，你给特殊处理下，比如外部的某个路径下，或者配置中心中！
二进制中不能包含的，需要动态的，都得提前处理！
SpringBoot3（其实是Spring Native）就帮我们做了这样的工作，适配了AOT！
但是不是所有的框架，都适配了AOT；
关于GraalVM + Native-Image + SpringBoot3 的实战，我将在另一篇文章中重点讲解！
