SpringBoot 3.2新特性，启动速度提升十倍

一、前言

Spring 6.1 和 Spring Boot 3.2 已发布，在这两个版本中它们均全面支持 CRaC（Coordinated Restore at Checkpoint）。

CRaC 是 OpenJDK 项目，能够把运行中的 JVM，将其状态（包括您的应用程序）存储到磁盘中。然后，在另一个时间点，您可以从保存的检查点将 JVM 恢复到内存中。通过这种方式，可以启动一个应用程序，预热它，并创建一个检查点。从保存的检查点恢复到内存主要依赖于磁盘 I/O，这意味着速度非常快（在毫秒级别）。

为了测试 Spring Boot 3.2 对 CRaC 的支持，我将使用 Spring Boot Petclinic进行演示。

二、依赖

要在 Spring Boot 3.2 中使用 CRaC，您需要满足以下三个条件：

• 支持 CRaC 的 JVM
• org.crac 的 jar 依赖
• 可以存储检查点的文件夹

2.1 安装 Zulu JDK

首先需要使用的 JDK 是Azul Zulu 21.0.1 + CRaC，下载地址：https://www.azul.com/downloads/?os=linux&package=jdk-crac。
Azul 提供了 x64、aarch64 CPU 架构和 JDK 17 和 JDK 21 支持 CRaC 的 JDK 版本。CRaC 目前仅在 Linux 上可用，MacOS 和 Windows 还需要等待。

为了能够使用 CRIU，可能需要设置权限。在 Linux 机器上执行以下命令：

sudo chown root:root $JAVA_HOME/lib/criu
sudo chmod u+s $JAVA_HOME/lib/criu

2.2 添加 jar 依赖

首先克隆 Petclinic 代码，并添加 org.crac 依赖。我们可以在 Maven 中央库中找到 org.crac，可以按以下方式添加依赖项：

dependency>
  groupId>org.cracgroupId>
  artifactId>cracartifactId>
  version>1.4.0version>
dependency>

三、基线测试

我在 JDK（17 和 21）上进行测试，首先仅仅从 17 切换到 21 就已经将 Petclinic 的启动时间减少了 500 毫秒！

因此，如果可能的话，您应该尽快升级到 JDK 21 以获取更好的性能。通过执行以下命令来启动应用程序：

java -jar spring-petclinic-3.2.0.jar

以下是启动的耗时统计：

虽然启动时间快了大约 500 毫秒，但整体上还是需要 4 秒钟整体启动。因此让我们看一下在 Spring Boot 3.2 中实现的另一个新方法。

3.1 使用 CRaC 自动检查点

通过在应用程序启动之前自动创建一个检查点来改善 Spring Boot 应用的启动时间。

当设置了-Dspring.context.checkpoint=onRefresh JVM 系统属性时，在启动过程中的 LifecycleProcessor.onRefresh 阶段会自动创建一个检查点。在此阶段完成后，所有非懒加载的单例都已被实例化，并调用了InitializingBean#afterPropertiesSet回调；这个时候应用程序生命周期尚未开始，并且ContextRefreshedEvent尚未发布。

• 要使用自动检查点功能，我们需要按以下方式启动应用程序：

java -Dspring.context.checkpoint=onRefresh -XX:CRaCCheckpointTo=./tmp_checkpoint -jar spring-petclinic-3.2.0.jar

执行应用程序后，它会创建检查点，将检查点文件存储在./tmp_checkpoint 文件夹中，然后退出应用程序。

• 现在，您可以通过执行以下命令从检查点中恢复应用程序（也就是重新启动）：

java -XX:CRaCRestoreFrom=./tmp_checkpoint

以下是与从自动检查点恢复相关的启动时间结果：

太酷了，启动时间比原来快一个数量级，而且无需更改代码。

3.2 手动开启检查点

使用手动检查点可以比自动检查点更快地启动应用程序。

在使用手动检查点时，您可以在任何时间创建检查点。比如您可能希望在 10 分钟后或应用程序完全预热（大部分/全部代码已编译和优化）后创建检查点。

创建手动检查点的过程与自动检查点类似，唯一的区别是您通过外部触发检查点，而不是由框架自动创建检查点。

在开始之前，请确保检查点文件夹为空。

• 首先，按以下方式启动应用程序：

java -XX:CRaCCheckpointTo=./tmp_checkpoint -jar spring-petclinic-3.2.0.jar

• 等待应用程序完全启动，在第二个 Shell 窗口中，执行以下命令：

jcmd spring-petclinic-3.2.0.jar JDK.checkpoint

现在，您应该看到在您启动 petclinic 应用程序的第一个 Shell 窗口中创建了一个检查点，并且应用程序已关闭。

通过验证文件夹./tmp_checkpoint中是否包含检查点文件，您可以检查应用程序是否已进行了检查点。

现在，您可以关闭第二个 Shell 窗口。

要从此检查点恢复应用程序，您执行与自动检查点相同的命令：

java -XX:CRaCRestoreFrom=./tmp_checkpoint

这个手动触发的检查点不仅包含框架代码，还包含应用程序代码，这意味着我们应该会看到启动速度更快，因为应用程序已由框架加载和启动。以下是结果：

四、特别说明

Spring Boot 3.2 已经完全支持 CRaC，无需对代码进行修改。意味着只要使用 Spring Boot，框架将在检查点之前负责关闭资源，并在应用恢复之后重新打开它们。

如果您使用其他框架，则需要在相关类中实现 CRaC Resource 接口，并在beforeCheckpoint()方法中关闭这些资源（例如打开的文件或 socket 连接），并在afterRestore()方法中重新打开这些资源。

五、结论

正如我们所看到的，使用 CRaC 可以显著减少 Spring Boot 3.2 应用程序的启动时间。

如果不想修改代码，我们可以通过简单地在 Spring Boot 3.2 中使用自动检查点功能，将启动时间缩短一个数量级。当然，追求更快的启动速度，我们可以手动创建一个检查点。

对比 GraalVM Native Image，CRaC 的优势在于它可以在通用的 JVM 上运行，并且代码可以在检查点恢复之后得到进一步优化。

原文链接：https://foojay.io/today/springboot-3-2-crac ，春哥、冷冷翻译并添加了部分图方便理解 CRaC 的原理。