Spring Boot 開發者如何在約束最少的情況下提高其應用程式的執行時效率，以便在大多數應用程式中享受這些好處？答案是 Spring Boot 3.3 引入的 CDS 支援，它可以讓您的 Spring Boot 應用程式啟動更快並消耗更少的記憶體。它是基於我在幾個月前介紹過的 Spring Framework 6.1 引入的基礎之上構建的。

關鍵在於，與 GraalVM 本機映象支援 相比，新的 CDS 支援提供了不同的價值主張：透過 CDS 獲得的改進，例如在啟動時間方面，雖然不如本機映象那樣顯著，但仍然非常重要，同時您可以繼續使用常規 JVM，且副作用很少。

Spring Boot 以生產就緒的方式支援 CDS 和 GraalVM 本機映象，並根據您的具體情況和偏好提供選擇。

CDS，JVM 中的隱藏瑰寶

CDS 代表 類資料共享 (Class Data Sharing)，這是一項成熟的技術，已在大多數 JVM 中可用和使用，但迄今為止尚未充分發揮其潛力。簡單來說，您可能已經在不知不覺中使用了 CDS，但僅限於最佳化 JDK 類的載入，而您的應用程式或庫中的類可能並未利用它。要解鎖這一點，需要對您的應用程式執行一次訓練執行。

您還需要滿足一組約束條件，如果沒有像 Spring Boot 這樣的專用支援，這些約束很容易被打破

• 必須使用完全相同的 JVM。
• Classpath 必須指定為 JAR 列表，並避免使用目錄、* 萬用字元和巢狀 JAR。
• 必須保留 JAR 的時間戳。
• 在生產執行時使用 CDS 歸檔時，classpath 必須與建立歸檔時使用的 classpath 相同，且順序一致。可以在末尾指定額外的 JAR 或目錄（但這些不會被快取）。

Spring Boot 3.3 透過提供兩項新功能釋放了這一潛力：自解壓可執行 JAR 和 Buildpacks CDS 支援。

自解壓可執行 JAR

直接使用可執行 JAR 執行 java -jar my-app.jar 並不是在生產環境中執行應用程式最有效的方式。這一點在文件中有所說明，但根據我與 Spring 社群的各種討論，大多數不使用 Buildpacks 的開發者和運維人員會忽略這一點。而且直到最近，還沒有真正的一流功能來提供幫助。

Spring Boot 3.3 改變了這一點，引入了可執行 JAR 無需任何外部工具即可自解壓的能力，只需使用通常已用於執行應用程式的 java 命令即可

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

然後您可以使用以下命令更高效地執行 Spring Boot 應用程式

java -jar application/my-app.jar

這項功能有一個超級能力：它被設計用於滿足 CDS（以及 Project Leyden）的約束。因此，結合 Spring Framework 對 CDS 訓練執行的支援，您可以按如下方式為您的 Spring Boot 應用程式建立 CDS 歸檔

java -XX:ArchiveClassesAtExit=application.jsa -Dspring.context.exit=onRefresh -jar application/my-app.jar

然後您可以使用 CDS 啟用方式啟動您的應用程式

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

Buildpacks 中的 CDS 和 Spring AOT 啟用支援

自解壓可執行 JAR 功能結合 CDS 使用具有靈活性，但仍需要相當多的手動步驟，因此 Spring Boot 和 Buildpacks 為 CDS 提供了整合支援，它能夠

• 在建立容器映象時自動執行訓練執行。
• 將 Spring Boot 可執行 JAR 解壓到上述 CDS 友好的檔案佈局中。
• 在容器內附帶 CDS 歸檔。
• 執行容器映象時自動啟用 CDS。

如 https://github.com/sdeleuze/spring-boot-cds-demo 倉庫中所示，可以使用 Gradle 按如下方式啟用

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>

在訓練執行期間，Spring bean 在不啟動 Spring 生命週期的情況下被例項化，因此實際上您可能觀察到的主要副作用是過早的資料庫互動，這可以透過配置您的應用程式（或者僅透過 CDS_TRAINING_JAVA_TOOL_OPTIONS 環境變數配置訓練執行）來避免，以防止此類資料庫互動，如此處所述。

也可以使用 BP_SPRING_AOT_ENABLED 環境變數觸發 Spring AOT 啟用支援，但請務必記住以下約束

• 在您的 Maven 或 Gradle 構建中啟用 Spring AOT。
• 可能需要配置 Spring AOT 以使用將在部署環境中的 Spring profile。
• CDS_TRAINING_JAVA_TOOL_OPTIONS 和 BP_SPRING_AOT_ENABLED 不能同時使用。

Broadcom 的 Spring 和 Buildpacks 團隊一直在密切合作，利用這些開源特性並將其與額外的 Tanzu Platform 能力結合，以便為 Cloud Foundry 或 Kubernetes 提供一流的 CDS 支援，例如允許訓練執行自動配置，使 CDS 像一個標誌一樣易於啟用且沒有副作用，並且正在開發更多平臺級能力。

資料點

對於在 MacBook M2 上執行的最小 Spring MVC Tomcat 應用程式，我們觀察到，與執行可執行 JAR 相比，解壓後的應用程式結合 CDS 可以將啟動速度加快約 1.5 倍，並將記憶體消耗降低 16%。如果再加入 Spring AOT，啟動速度將加快約 2 倍，記憶體消耗將降低 27%。

我們看到 Petclinic 也有類似的改進。

這些數值在效能較低的雲實例上顯然會發生變化，但您應該能觀察到類似的改進比例。

Spring Boot 與 Project Leyden

有趣的是，上述新 extract 命令使用的 CDS 友好佈局也被設計用於與 Project Leyden 搶先體驗版本 配合提供最優效能，後者可以被視為 CDS 的繼任者，具有額外能力，可實現

• 更快的啟動速度。
• 更小的容器映象（透過移除 JDK 的 CDS 歸檔，只保留應用程式的）。
• 提前預熱，以便在啟動後獲得更好的效能並更快達到峰值效能。

目前我們觀察到，使用 Project Leyden 的 Spring Boot 應用程式啟動速度加快約 3 倍，結合 Project Leyden 和 Spring AOT 時啟動速度加快約 4 倍。

我將在即將到來的 Devoxx Belgium 2024 上的 Project Leyden 演講 中分享更多內容，我很榮幸能與來自 Java 平臺團隊的 Per Minborg 共同進行演講。