1、SpringNative

springboot3于2022年11月25日发布，强制要求jdk17，并拥有很多新特性。其中最重要的就是spring-native。

spring-native实际上是结合Oracle公司的 graalvm ，将java程序编译成二进制机器码，进行运行。

我们知道java是一门半编译半解释的语言

• 编译：javac编译的时候会将部分直接调用c++的代码（native包调用），编译成jit代码缓存（jvm的元空间内）进行调用，而代码缓存是直接被编译成二进制机器码的。
• 解释：结合了java虚拟机，将class文件放入java虚拟机进行解释运行。

java热门的原因是由java虚拟机赋予的：跨平台性，运行时创建对象（反射）。而在云原生遍地开花的时代，跨平台性已经被类似docker这种容器化技术所取代。而在云环境下，为了跑java应用还需要在虚拟容器中安装java运行环境，非常的麻烦。因此，将java编译成为二进制机器码，直接调用指令集成为我们不可不重视的功能。

表现在操作系统中就是，比如在windows下，编译后会直接打包成一个 exe 文件，我们直接双击运行就可以了。那么发给其他任何一个没有安装java环境（jdk）的人，都可以直接运行起来。

我们来对比一下新 graalvm 和 hotspot的区别：

遗留问题

前面我们提到了AOT编译的好处，实际上jvm另外一个优点就是动态字节码。Java 过去之所以没有全面编译，并非占用内存增加和启动时间变慢，GraalVM Native Image 也需要编程很长时间，消耗很大的内存。实际上，GraalVM 是无法解决这个问题的，尤其是 JVM 字节码动态性，比如 CGLIB 动态生成或者 Java 反射的不确定性。其实，对于大多数业务代码，GraalVM AoT 编译器基本上可以完成静态化，主要是在框架代码上，有些麻烦，比如 Spring Stack，所以 Spring Native 做了大量的辅助工作，也帮助 GraalVM 提升稳定性，然而部分代码还需要自行声明。

参考

CSDN-SpringNative GraalVM 打包 SpringBoot 为 Windows 的 exe 应用程序

CSDN-Default native-compiler executable ‘cl.exe‘ not found via environment variable PATH

bilibili-【Java前沿】Spring6为什么强制要求JDK17？AOT到底是什么！技术专家必看！-极海Channel

1.1、使用graalvm

想要体验graalvm，我们只需要安装对应环境即可。我们知道graalvm会把java编译成为操作系统认知可运行的二进制文件，因此对应的编译工具是需要的。苹果和linux自带编译工具，因此不需要转其他东西，windows需要安装visualstudio来确保能编译成对应的可执行文件。

使用graalvm步骤如下：

1. 安装graalvm ，配置环境变量， graalvm 目录和 graalvm/bin 目录。
2. 安装对应操作系统内核的编译环境（可选，windows需要安装visualstudio）
3. 使用编译环境编译java的class文件，也就是java编译后文件

1.2、win使用graalvm

我们尝试在windows下使用graalvm编译java程序。

1.3.1、安装GraalVM

GraalVM自带jdk，因此安装后就不需要额外安装jdk。由于springboot强制要求jdk17，因此GraalVM也建议安装代jdk17或以上的。

GraalVM22.3.0安装地址

安装完成之后解压，放在你配环境的位置。

然后配置环境变量，请注意，环境变量需要将GraalVM目录以及GraalVM目录下的bean目录放在path中。我们采用 JAVA_HOME 的方法。

path变量

当然，我们可以测试一下是否成功，打开cmd，输入两个命令

# 查看jdk版本
java -version

# gu命令
gu

gu命令是GraalVM内置的命令工具，如果你输入之后未找到命令，那就是GraalVM安装目录下的bin目录没有添加进环境变量的path中

1.3.2、安装VisualStudio

前面我们有提到过，windows并不自带内核可执行文件编译环境，因此需要安装，windows编译环境就是VisualStudio内的c++环境。

VisualStudio官网

VisualStudio历史版本

我们运行下载下来的 VisualStudioSetup ，必要的安装一下2个程序

1、 MSVC v143 - VS 2022 c++ x64/x86生成工具
# 根据你的jdk版本来选，jdk11需要MSVC v140 2015、jdk15需要MSVC v141 2017、jdk17需要MSVC v142 2019、jdk21需要MSVC v143 2022。当然他们向下兼容，如果你运行中出现了问题，尝试更换对应的版本。

2、Windows 11 SDK
# 根据你的windows版本选择，如果说windows10就选择win10

此外，我们需要重启电脑，假如你能搜索到并可以打开一个叫 x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022的运行窗口，那么就安装成功了。

一定是x64的，如果是x86的后续会编译失败

记住这个窗口，非常重要，编译都需要在这个窗口中进行

在后需编译中可能出现报错：Default native-compiler executable ‘cl.exe‘ not found via environment variable PATH

因此，我们强烈建议你把 cl.exe 的路径添加在path中，例路径如下： C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2019\Community\VC\Tools\MSVC\14.16.27023\bin\HostX64\x64

路径可能会出现改动，如果不在 Program Files (x86) 路径下就是在 Program Files 下，也有其他路径可能出现问题请你多找一找。

我的路径就是： C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\2022\Community\VC\Tools\MSVC\14.34.31933\bin\Hostx64\x64

你要将这个路径添加进环境变量的 path 下

我们可以随意打开一个cmd，执行 cl.exe 命令，如果执行成功就说明环境变量添加成功

1.3.3、安装aot编译器native-image

我们之前已经将 GraalVM 添加入环境变量，使用 gu命令可以安装编译器native-image

• 一定要打开之前的 x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022 窗口，不能是普通cmd窗口，否则会执行失败
• 执行 gu install native-image 命令

注意：

1. 一定是截图窗口
2. 一定是x64版本
3. gu命令找不到的原因是graalvm目录下的bin目录没有配置环境变量

1.3.4、使用graalvm编译普通java程序

我们已经安装完了必要环境，具体步骤如下：

1. 打开之前的 x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022 窗口
2. 切换到java程序所在的目录
3. 将java程序使用 javac命令编译成class文件
4. 使用native-image编译javac编译过的文件

1、我们编写一个普通的java程序

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello graalVM");
        System.out.println("hello spring native");
    }
}

2、打开之前的 x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022 窗口，切换java程序所在的目录，并执行 javac 命令将java文件编译

编译过后会生成一个 .class 文件

3、使用native-image编译编译过的文件，我的命令如下：native-image Hello

4.编译过后我们会获得一个可以直接执行的文件，在windows中就是 .exe 文件。我们可以直接运行起来

1.3.5、步骤总结

我们回顾一下使用的步骤

1. 将java源文件使用 javac 编译成 class文件
2. class文件 再编译成能够直接运行在操作系统上的二进制机器码，也就是当前操作系统内核直接运行的指令集
3. windows下会直接编译成 exe 文件直接运行即可

需要注意的是，比较麻烦的是在编译的过程需要安装运行环境，而在 windows 中就是 c++ 环境 vs 了。

1.3、springNative使用

demo源码仓库地址spring-native-demo

spring-native在springboot3.0版本发布之后，也随之加入进来。前面我们有了解到，GraalVM本身就是吧javac编译的源文件直接打包编译成操作系统可以直接运行的文件，因此，springboot同样是编译之后再用GraalVM编译一遍即可。这个功能被集成到了maven的插件 native-maven-plugin 上。

我们可以大致了解以下步骤：

1. 加入maven的插件 native-maven-plugin
2. 使用windows的c++开发环境进行编译，也就是 x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022 窗口

1.3.1、springboot3.0体验

注意：springboot3.0要求jdk不低于jdk17

1、首先我们需要快速创建一个springboot3.0版本的项目

2、添加spring-native插件，刷新maven之后就能看见插件

<plugin>
    <groupId>org.graalvm.buildtools</groupId>
    <artifactId>native-maven-plugin</artifactId>
</plugin>

springboot3.0配置文件中已经添加了插件依赖，因此我们只要声明就行了，不需要指定版本。

插件的作用就是编译java并且使用操作系统的可执行内核程序进行编译。

3、使用 x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022 窗口进行编译

在mac或者linux中是可以直接使用插件的 compile 功能进行编译，但是windows不行，必须使用这个窗口。需要跳转到项目目录中，进行maven指令编译。

我们需要先切换到项目目录下，windows下使用： cd /d [目标目录]

调用插件 native:compile 的指令为：mvn -Pnative native:compile

编译完成之后，会在 target 目录下生成一个 项目名.exe 文件，我们可以直接运行看效果