在當(dāng)今的技術(shù)環(huán)境中，Spring Boot 作為 Java 企業(yè)級開發(fā)的基石，已經(jīng)成為開發(fā)人員首選的框架之一。它的快速開發(fā)能力、豐富的生態(tài)系統(tǒng)以及與云原生架構(gòu)的緊密集成，使得它在構(gòu)建微服務(wù)和復(fù)雜的分布式系統(tǒng)時(shí)尤為突出。然而，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，框架的更新迭代也愈發(fā)頻繁。這對于開發(fā)者來說是雙刃劍——一方面，最新的功能和優(yōu)化承諾著更高的性能、更好的可擴(kuò)展性和簡化的開發(fā)流程；另一方面，升級過程中可能出現(xiàn)的兼容性問題和不確定性往往讓人望而卻步。

作為開發(fā)者，我們經(jīng)常陷入“升級還是不升級”的兩難境地。每一次升級不僅僅是對框架的簡單替換，還意味著需要評估新特性的優(yōu)勢與劣勢，測試已有的代碼庫是否能夠平穩(wěn)運(yùn)行，以及應(yīng)對可能的“依賴地獄”問題。而對于業(yè)務(wù)來說，應(yīng)用的性能優(yōu)化、資源消耗減少以及開發(fā)效率的提升，往往是決定是否升級的關(guān)鍵。

最近，我們決定將一些核心微服務(wù)項(xiàng)目升級到 Spring Boot 3。雖然這個(gè)過程并非一帆風(fēng)順，但最終結(jié)果令人興奮——新功能大幅提高了應(yīng)用性能，并為我們的架構(gòu)帶來了新的可能性。在本文中，我將深入探討 Spring Boot 3 中的五個(gè)關(guān)鍵功能，這些功能極大地提升了我們的應(yīng)用表現(xiàn)，并幫助我們解決了開發(fā)中的一些長期困擾的問題。同時(shí)，我將分享一些代碼示例，幫助你快速上手這些功能。無論你是剛剛開始考慮升級，還是已經(jīng)在規(guī)劃升級路線，希望本文能為你提供有價(jià)值的參考。

類數(shù)據(jù)共享（CDS）：加速啟動(dòng)的秘密武器

CDS 是一種 JVM 優(yōu)化技術(shù)。它通過創(chuàng)建應(yīng)用程序類的快照（類似于藍(lán)圖），并將快照存儲在共享的歸檔文件中。當(dāng)你啟動(dòng) Spring Boot 應(yīng)用時(shí)，JVM 可以引用該歸檔，從而大大加快類加載過程。為什么這很重要呢？類加載是影響啟動(dòng)時(shí)間的重要因素，尤其是在較大的 Spring Boot 應(yīng)用程序中。

CDS 的應(yīng)用場景

1. 微服務(wù)和云原生應(yīng)用：微服務(wù)架構(gòu)通常涉及許多小型服務(wù)的頻繁啟動(dòng)和停止。CDS 可以顯著減少每次啟動(dòng)的開銷，從而提高擴(kuò)展和響應(yīng)速度。
2. 容器化環(huán)境：像 Docker 這樣的容器旨在快速部署。CDS 通過加快應(yīng)用在容器內(nèi)部的啟動(dòng)時(shí)間，與此相得益彰。
3. 長時(shí)間運(yùn)行的應(yīng)用：如果你的應(yīng)用持續(xù)運(yùn)行數(shù)天或數(shù)周，CDS 的初始啟動(dòng)優(yōu)化可能看起來不太重要。但每次重新部署時(shí)，減少的類加載時(shí)間都會有所幫助。
4. 資源受限的環(huán)境：CDS 還可以減少內(nèi)存消耗，因?yàn)槎鄠€(gè) JVM 實(shí)例可以共享相同的類元數(shù)據(jù)。在資源有限的環(huán)境中，這尤為有用。

如何使用 CDS（分步操作）

• 啟用 CDS 歸檔：Spring Boot 3 簡化了這個(gè)過程。在你的 application.properties 文件中添加以下內(nèi)容：

spring.context.exit-on-refresh=true
-XX:ArchiveClassesAtExit=app-cds.jsa

這告訴 Spring Boot 在啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建名為 app-cds.jsa 的 CDS 歸檔，然后立即退出。

• 生成歸檔文件：運(yùn)行你的 Spring Boot 應(yīng)用一次，以生成 CDS 歸檔文件。該文件將創(chuàng)建在與可執(zhí)行 jar 相同的目錄中。
• 使用歸檔文件：在實(shí)際啟動(dòng)你的應(yīng)用時(shí)，包含以下 JVM 參數(shù)：

# 在你計(jì)劃部署的 JVM 上執(zhí)行：
java -Xshare:on -XX:SharedArchiveFile=app-cds.jsa -jar myapp.jar

對于我們而言，CDS 將啟動(dòng)時(shí)間減少了超過 50%！下面是使用 CDS 和 AOT 的啟動(dòng)時(shí)間比較：

圖片

如果你想了解更多關(guān)于 Spring 框架中 CDS 的內(nèi)容，可以參考官方文檔(https://spring.io)。

虛擬線程（Project Loom）：釋放輕量級并發(fā)的威力

虛擬線程是 Project Loom 中最受期待的特性之一，對于高并發(fā)應(yīng)用來說，這是個(gè)變革性的功能。與傳統(tǒng)線程相比，虛擬線程非常輕量化，使得運(yùn)行成千上萬個(gè)（甚至數(shù)百萬個(gè)）并發(fā)任務(wù)成為現(xiàn)實(shí)。

// 創(chuàng)建虛擬線程
Thread.startVirtualThread(() -> {
    // 任務(wù)邏輯
});

盡管虛擬線程仍處于實(shí)驗(yàn)階段，但它已經(jīng)幫助我們簡化了代碼庫，并顯著提高了性能。我專門寫了一篇關(guān)于虛擬線程性能比較的博客?！?/p>

像編譯（GraalVM）：Java 部署的未來？

如果你曾經(jīng)夢想過極快的啟動(dòng)時(shí)間和極小的內(nèi)存占用，那么 GraalVM 的原生鏡像編譯值得一試。它將你的 Java 代碼編譯成獨(dú)立的可執(zhí)行文件，消除了運(yùn)行時(shí)對 JVM 的需求。

# 構(gòu)建原生鏡像
native-image -jar myapp.jar

需要注意的是，原生鏡像調(diào)試可能比較棘手，有些庫可能不兼容。然而，其潛在的好處不容忽視。

如果你想了解更多關(guān)于 GraalVM 的內(nèi)容，我推薦這篇由 Alex 撰寫的 Medium 文章。

HTTP 異常的問題詳情：更好的錯(cuò)誤處理，減少麻煩

Spring Boot 3 使得為你的 REST API 提供有意義的錯(cuò)誤響應(yīng)變得更加容易。通過 ProblemDetail，你可以按照 RFC 7807 返回結(jié)構(gòu)化的錯(cuò)誤詳情。

@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    ProblemDetail handleException(Exception ex) {
        return ProblemDetail.forStatusAndDetail(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR, ex.getMessage());
    }
}

現(xiàn)在，你的 API 消費(fèi)者將收到詳細(xì)的錯(cuò)誤信息，使故障排除更加簡單。

可觀測性增強(qiáng)：更好地監(jiān)控應(yīng)用的健康狀況

Spring Boot 3 引入了一些改進(jìn)，使得監(jiān)控應(yīng)用的健康狀況和性能變得更加容易。你將找到新的指標(biāo)、增強(qiáng)的追蹤功能以及與流行的可觀測性工具更好的集成。

// Micrometer 新的 Observation API 用于追蹤
ObservationRegistry observationRegistry = ... // 獲取 ObservationRegistry
Observation.start("my-operation", observationRegistry).stop();

通過密切監(jiān)控你的應(yīng)用，你可以快速識別并修復(fù)問題，防止其演變成大麻煩。

升級歷程：一段警示故事

如果我不提我們在升級過程中遇到的挑戰(zhàn)，那將是失職。最大的障礙是依賴地獄。許多庫尚未跟上 Spring Boot 3 的步伐，因此我們不得不尋找替代品或堅(jiān)持使用舊版本。

此外，一些新功能（如虛擬線程）需要較新的 JVM，而這可能并不適合所有人。

結(jié)論：Java 的未來充滿光明

盡管升級過程中遇到了挑戰(zhàn)，但我相信 Spring Boot 3 是 Java 生態(tài)系統(tǒng)的一大進(jìn)步。這些新功能在性能、可擴(kuò)展性和開發(fā)體驗(yàn)上都有顯著提升。如果你還沒有嘗試升級，我鼓勵(lì)你大膽嘗試。不過要做好面對一些波折的準(zhǔn)備。

P.S.** 如果你還在使用舊的 Java 版本，不要灰心！這里提到的許多功能也在 Spring Boot 2.x 中提供，雖然有所不同。