Java 语言固有的突出特性是“一次编译，随处运行”。这个特性得益于JVM平台的支持。
Java程序通常被编译为JAR或WAR包，并依赖JVM和Servlet容器来运行。其底层运行时JVM采用JIT（即时编译）模式来执行程序代码。
JVM 在运行时编译、优化和动态执行代码，这通常会导致更高的内存使用量。这样做的好处是可以利用JIT来热更新和热部署程序，并且JVM可以在运行时动态分析程序，实时优化程序，使其达到最佳性能。
云原生面临的问题随着云计算的发展，服务器程序的运行和部署方式发生了巨大的变化。尤其是在云原生（Cloud Native）场景下，服务器程序被打包到容器中运行。
在这种环境下，传统的容器化Java程序面临着打包后的镜像文件过大的问题。镜像文件需要包含JRE和各种第三方库，导致镜像体积较大，占用磁盘空间较多。
目前云计算的计费方式也发生了变化，采用按需分配的实时计费方式，根据程序的内存使用情况和运行时间进行计费。这与传统IDC自托管机房服务器程序的长期运行形成鲜明对比。
按需分配的计费方式显然更加划算，因此优化Java程序在容器环境中的运行方式就变得尤为重要。 Serverless 面临的问题 JVM 的传统工作原理需要程序员首先将编写好的 Java 程序打包成 JAR 或 WAR 包。
这是普通Java开发人员可以进入的程序编译和构建阶段。然而，当程序运行时，底层JVM会执行很多复杂的操作，包括内存管理、垃圾回收、即时编译等，需要先在JRE中启动JVM来加载程序所需的字节码。
Tomcat服务器，然后加载WAR包中的字节码文件来运行Servlet容器中的服务。这个过程非常耗时。
下图展示了整个传统Java程序从源代码到程序执行各个阶段的工作流程： 下图展示了传统Java运行时执行程序的生命周期。首先，应用程序开发人员将 *.java 源代码编译为字节码和 jar 依赖项。
通过maven build将包打包成单独的jar包。执行java -jar xxx.jar命令时，首先要启动JRE中的JVM程序，因为JVM本身也是一个独立的程序，对应$JAVA_HOME\bin目录下的java。
当JVM启动时，系统中会创建一个进程。 ，将需要运行的jar包和JRE标准库中的class文件加载到JVM内存中，找到main方法开始解释执行。
程序运行一段时间后，JVM充分获取Java程序的一些执行数据信息，开始对程序进行JIT，实时编译和优化程序。只有对程序进行了JIT优化，才能将程序直接编译成像C/C++一样的Native Code程序。
表现。在云计算推动的Serverless架构场景中，Java的JIT模式并不适合。
无服务器应用程序需要能够快速启动以响应事件驱动的请求，并在空闲时自动关闭和销毁以释放服务请求期间使用的内存。但这种需求与传统Java程序运行模型背道而驰，导致Java不适合Serverless场景。
这就是业界所说的“冷启动”问题。为了解决这个痛点，Oracle实验室推出了新的JDK产品GraalVM JDK。
与传统的JDK相比，该产品内置了Java静态编译工具和新的虚拟机。与传统 JVM 不同，GraalVM 支持多种语言。
虚拟机的混合编程也是其亮点之一。 GraalVM中的静态编译工具不仅支持将Java编译成二进制可执行文件，还支持JavaScript、Python等其他语言的编译优化功能。
本文仅关注 GraalVM 对 Java 程序的 AOT（Ahead-Of-Time）编译。解决方案。
使用GraalVM AOT编译Java程序的方案可以显着缩短启动时间并减少内存占用，使Java程序更适合在Serverless环境中运行。通过AOT编译，编译器生成Native Code二进制文件，对应平台架构机器码程序。
这种方式不需要像JIT那样依赖JVM操作，在内存和磁盘使用上都有显着的提升。下图展示了AOT编译流程。
在编译阶段，对程序进行静态分析。通过其内置工具来分析Java源代码中的依赖关系。
所有依赖关系和代码执行逻辑都被提前编译成机器代码。缺点也是显而易见的，也是可能的。
JIT模式下的动态反射功能将会丢失。如上所示，在AOT模式下，运行时进程被置于程序构建阶段。
构建阶段将对Java程序进行静态代码分析和依赖可达性分析，并编译其与生产平台对应的所有依赖软件包。可执行二进制文件。
AOT编译和优化 程序的AOT编译特别适合云应用程序。 AOT编译优化后的程序启动速度足够快，从而缩短启动时间，更直接地横向扩展云服务。
内存使用量比 JVM 模式要少得多。这对于在云中运行的容器启动的微服务尤其有利。
AOT的前提是完全封闭的运行空间，因为它消除了各种代码注入的可能性。例如，2016年震惊互联网的Log4j漏洞就是由于使用了Java中的动态类加载机制而发生的。
AOT编译后，程序不会出现类似的bug。下面的蜘蛛图详细展示了不同程序运行方式的差异： Java程序部署平台和主流容器技术之间，都是基于Linux系统，因此采用Ubuntu发行版作为基本的AOT编译和运行打包环境。
要 AOT 编译 Java 程序，必须首先安装 GraalVM JDK 发行版。可以从其官方网站 graalvm.org 下载并安装。
安装步骤与传统的基于 OpenJDK 的发行版相同。要在Linux中使用GraalVM提供的AOT静态编译功能，首先需要在操作系统中安装一些C/C++编译工具链。
在 Ubuntu 等基于 Debian 的系统中，执行以下命令： 代码语言：bash copy sudo apt -get install build-essential libz-dev zlib1g-dev 其中 build-essential 是 C 语言的开发包，包括很多工具，例如gcc制作gdb和libc函数库。这些工具和库对于编译 C 和 C++ 程序非常有用。
是必不可少的。libz-dev 和 zlib1g-dev 是用于压缩和解压缩的开发库。
这两个软件包提供了开发zlib库的头文件和开发工具，允许您在编写C/C++程序时链接和使用zlib压缩库。 GraalVM的AOT编译依赖这些工具来构建本地镜像。
默认情况下，GraalVM 的 AOT 编译在链接时通常会使用系统的标准 glibc 库，但在小型嵌入式设备或内存需求极低的环境中，glibc 并没有针对这些场景进行专门优化。相比之下，目前还有另一个专有的 musl 标准库实现。
musl 的开发重点是在内存受限的设备上表现良好。使用 musl 生成的二进制文件通常比使用 glibc 生成的二进制文件小。
因此，建议直接使用musl而不是glibc进行编译和链接优化。 GraalVM的AOT编译工具中提供了自定义选项，允许开发者自定义使用musl来优化生成的二进制文件。
有些Linux发行系统可能没有内置musl库，需要提前安装。如果需要源码安装，可以到musl.libc.org官网下载源码包，编译安装。
但这种方法需要手动配置和编译步骤，比较麻烦。建议使用以下方法。
通过别人已经编译好的x64位x86_64-linux-musl-native程序，将压缩包下载到指定位置即可使用。基于musl进行编译的前提是依赖musl工具链，但是GraalVM JDK中并没有提供相关的工具链支持。
需要提前下载x86_64-linux-musl-native和zlib文件，并创建一个用于存放musl工具。链的目录，解压到该目录下，集成x86_64-linux-musl-gcc和zlib进行编译安装。
步骤如下： 代码语言：bash copy # 创建工具存放目录 mkdir /usr/local/graal-aot-tools# 进入该目录 cd /usr/local/graal-aot-tools# 下载 x86_64-linux- musl 工具链 wget 并解压下载的 musl 工具链包 tar -zxvf x86_64-linux-musl-native.tgz# 将文件复制到工作根目录 cp -r x86_64-linux-musl-native/* .# 下载 zlib 依赖在 wget 解压 zlib 上依赖源码包 tar -zxvf zlib.tar.gz 通过特定的 TOOLCHAIN_DIR 环境变量指定 musl 工具链安装路径，graalvm 的 aot 编译器会通过这个变量来查找 x86_64-linux-musl 的位置： 代码language: bash copy export TOOLCHAIN_DIR="/usr/local/graal-aot-tools" export PATH="$TOOLCHAIN_DIR/bin:$ PATH"export CC="$TOOLCHAIN_DIR/bin/gcc"最后集成zlib和TOOLCHAIN_DIR进行编译然后安装，进入zlib源码安装目录，执行：代码语言：bash copy./configure --prefix=$TOOLCHAIN_DIR --static make make install配置完成后，就可以使用x86_64-linux-musl-gcc了命令检查musl工具链是否安装成功。如果您使用maven构建自动化项目，可以使用pom文件配置AOT相关构建参数来自动构建二进制文件： 代码语言：xml copy
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