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GraalVM 指南

GraalVM Native Image 介绍​

GraalVM Native Image 能够将 Java 应用代码编译成为原生的本地应用程序代码，以构建更快、更小、更精简的应用程序。 其不能使用 JIT 编译器将字节码编译为机器码，并且在没有配置相关反射文件的前提下不支持反射，在很多情况下使用较为复杂。

Apache Fury 对 GraalVM Native Image 支持非常完善。Apache Fury 在 Graalvm 构建时能够为 Fury JIT framework 和 MethodHandle/LambdaMetafactory 生成所有的序列化代码。然后在运行时使用这些生成的代码进行序列化，无需任何额外成本，性能非常出色。

为了在 Graalvm Native Images 上使用 Fury，您必须将 Apache Fury 创建为静态的类字段，并且在 enclosing class 初始化时间期间完成所有的类注册。 然后在resources/META-INF/native-image/$xxx/ 目录下添加 native-image.properties 配置文件。指导 GraalVM 在构建 Native Images 时初始化配置的类。

例如，这里我们在配置文件中加入 org.apache.fury.graalvm.Example 类：

Args = --initialize-at-build-time=org.apache.fury.graalvm.Example

使用 Apache Fury 的另一个好处是，您不必配置反射 JSON和序列化 JSON，这非常乏味、繁琐且不方便。使用 Apache Fury 时，您只需为要序列化的每个类型调用 org.apache.fury.Fury.register(Class<?>, boolean) 即可。

请注意，由于 GraalVM Native Image 在镜像运行时不支持 JIT，因此 Apache Fury 的 asyncCompilationEnabled 选项将在使用 GraalVM Native Image 构建应用时自动禁用。

线程不安全​

Example：

import org.apache.fury.Fury;
import org.apache.fury.util.Preconditions;

import java.util.List;
import java.util.Map;

public class Example {
  public record Record (
    int f1,
    String f2,
    List<String> f3,
    Map<String, Long> f4) {
  }

  static Fury fury;

  static {
    fury = Fury.builder().build();
    // register and generate serializer code.
    fury.register(Record.class, true);
  }

  public static void main(String[] args) {
    Record record = new Record(10, "abc", List.of("str1", "str2"), Map.of("k1", 10L, "k2", 20L));
    System.out.println(record);
    byte[] bytes = fury.serialize(record);
    Object o = fury.deserialize(bytes);
    System.out.println(o);
    Preconditions.checkArgument(record.equals(o));
  }
}

之后在 native-image.properties 中加入 org.apache.fury.graalvm.Example 配置：

Args = --initialize-at-build-time=org.apache.fury.graalvm.Example

线程安全​

import org.apache.fury.Fury;
import org.apache.fury.ThreadLocalFury;
import org.apache.fury.ThreadSafeFury;
import org.apache.fury.util.Preconditions;

import java.util.List;
import java.util.Map;

public class ThreadSafeExample {
  public record Foo (
    int f1,
    String f2,
    List<String> f3,
    Map<String, Long> f4) {
  }

  static ThreadSafeFury fury;

  static {
    fury = new ThreadLocalFury(classLoader -> {
      Fury f = Fury.builder().build();
      // register and generate serializer code.
      f.register(Foo.class, true);
      return f;
    });
  }

  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(fury.deserialize(fury.serialize("abc")));
    System.out.println(fury.deserialize(fury.serialize(List.of(1,2,3))));
    System.out.println(fury.deserialize(fury.serialize(Map.of("k1", 1, "k2", 2))));
    Foo foo = new Foo(10, "abc", List.of("str1", "str2"), Map.of("k1", 10L, "k2", 20L));
    System.out.println(foo);
    byte[] bytes = fury.serialize(foo);
    Object o = fury.deserialize(bytes);
    System.out.println(o);
  }
}

之后在 native-image.properties 中加入 org.apache.fury.graalvm.ThreadSafeExample 配置：

Args = --initialize-at-build-time=org.apache.fury.graalvm.ThreadSafeExample

框架集成​

对于框架开发人员，如果您想集成 Apache Fury 进行序列化。您可以提供一个配置文件，让用户列出他们想要序列化的所有类，然后您可以加载这些类并调用 org.apache.fury.Fury.register(Class<?>, boolean) 在您的 Fury 集成类中注册这些类，并配置该类在 GraalVM Native Image 构建时进行初始化。

基准测试​

在这里，我们给出了 Apache Fury 和 Graalvm 序列化之间的两个类基准测试。

禁用 Apache Fury compression 时：

  • Struct：Fury 与 46x speed, 43% size JDK 进行比较。
  • Pojo：Fury 与 12x speed, 56% size JDK进行比较。

启用 Apache Fury compression 时：

  • Struct：Fury 与 24x speed, 31% size JDK进行比较。
  • Pojo：Fury 与 12x speed, 48% size JDK进行比较。

有关基准测试代码，请参阅 Benchmark.java。

结构体基准测试​

类字段​

public class Struct implements Serializable {
  public int f1;
  public long f2;
  public float f3;
  public double f4;
  public int f5;
  public long f6;
  public float f7;
  public double f8;
  public int f9;
  public long f10;
  public float f11;
  public double f12;
}

基准测试结果​

不开启压缩时测试结果：

Benchmark repeat number: 400000
Object type: class org.apache.fury.graalvm.Struct
Compress number: false
Fury size: 76.0
JDK size: 178.0
Fury serialization took mills: 49
JDK serialization took mills: 2254
Compare speed: Fury is 45.70x speed of JDK
Compare size: Fury is 0.43x size of JDK

开启压缩时测试结果：

Benchmark repeat number: 400000
Object type: class org.apache.fury.graalvm.Struct
Compress number: true
Fury size: 55.0
JDK size: 178.0
Fury serialization took mills: 130
JDK serialization took mills: 3161
Compare speed: Fury is 24.16x speed of JDK
Compare size: Fury is 0.31x size of JDK

Pojo 基准测试​

类字段​

public class Foo implements Serializable {
  int f1;
  String f2;
  List<String> f3;
  Map<String, Long> f4;
}

基准测试结果​

不开启压缩时测试结果：

Benchmark repeat number: 400000
Object type: class org.apache.fury.graalvm.Foo
Compress number: false
Fury size: 541.0
JDK size: 964.0
Fury serialization took mills: 1663
JDK serialization took mills: 16266
Compare speed: Fury is 12.19x speed of JDK
Compare size: Fury is 0.56x size of JDK

开启压缩时测试结果：

Benchmark repeat number: 400000
Object type: class org.apache.fury.graalvm.Foo
Compress number: true
Fury size: 459.0
JDK size: 964.0
Fury serialization took mills: 1289
JDK serialization took mills: 15069
Compare speed: Fury is 12.11x speed of JDK
Compare size: Fury is 0.48x size of JDK