SpringBoot 3.3.5 试用CRaC，启动速度提升3到10倍

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今天和小伙伴们来聊一个稍微新一点的技术话题—CRaC。

CRaC（Coordinated Restore at Checkpoint，检查点协调恢复）是一个 OpenJDK 项目，旨在解决 Java 应用程序启动和预热时间过长的问题。

Java 应用程序启动和预热时间过长是一个老大难的问题，目前来看各方也都提出了一些不同的解决思路，之前松哥和大家聊过的 AOT 也能从一定程度上解决启动慢的问题，今天的 CRaC 算是另外一种解决思路。

一 CRaC是什么

CRaC 允许对运行中的 JVM 进行“快照”，并将其状态（包括应用）存储到磁盘中。

之后，在另一个时间点，可以将 JVM 从保存的检查点恢复到内存中。

这个功能意味着你可以启动应用程序、预热并创建检查点，然后从这个检查点快速恢复，从而显著减少启动时间。

二 CRaC的原理

CRaC 的工作原理基于用户空间检查点和恢复（CRIU），这是一个为 Linux 实现检查点和恢复功能的项目。

CRIU 允许冻结容器或单个应用程序并从保存的检查点文件中恢复它。

CRaC 采用了 CRIU 的通用方法，并增加了一些增强和调整，使其适用于 Java 应用程序。

一般来说，CRaC 的执行步骤如下：

1. 创建检查点：在应用程序运行并达到稳定状态后，可以创建一个检查点，这个检查点包含了 JVM 的状态和应用程序的数据。
2. 存储检查点：检查点数据被存储到磁盘上，以便之后可以从中恢复。
3. 恢复检查点：当需要启动应用程序时，可以直接从检查点恢复，而不是从头开始启动和预热 JVM。

这个感觉就有点类似于大伙平时使用的 VMWare 的快照功能，在某个时间点为系统拍摄一个快照，下次可以直接从快照启动，就比从头开始启动要快很多。CRaC 所拍快照中不仅包含 JVM，也可以包含你的应用信息。

三 CRaC 的应用场景

CRaC 特别适用于需要快速启动和恢复的场景，比如：

• 云原生环境：在微服务和无服务器架构中，服务可能需要频繁地启动和停止，CRaC 可以显著减少服务的启动时间。
• 开发和测试环境：开发者可以在开发和测试过程中快速恢复应用程序到某个已知状态，提高开发效率。
• 灾难恢复：在系统发生故障时，可以快速从最近的检查点恢复服务，减少系统停机时间。

四 支持版本

从 Spring Boot3.2/Spring6.1 开始对 CRaC 的提供支持，所以如果大伙想体验 CRaC，需要选择合适的 SpringBoot 版本。

同时，由于前文提到的 CRaC 依赖于 Linux 特有的 CRIU，因此 CRaC 目前仅在Linux操作系统上支持。Windows 和 Mac 则不支持。

五 实践

首先我们需要安装支持 CRaC 的 JDK，目前主要有以下两种 JDK 支持 CRaC：

1. Azul Zulu 21.0.1 + CRaC 版本支持 CRaC，适用于 x64 和 aarch64 CPU 架构，包括 JDK17 和 JDK21。

2. Liberica JDK 17 和 Liberica JDK 21 提供了对 CRaC 的支持。

接下来在项目中添加 CRaC 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.crac</groupId>
    <artifactId>crac</artifactId>
    <version>1.5.0</version>
</dependency>

OK，如此之后，我们的准备工作就算完成了。

接下来我们需要在项目启动的时候，指定检查点的位置，并给出生成检查点的时机：

java -Dspring.context.checkpoint=onRefresh -XX:CRaCCheckpointTo=./tmp_checkpoint -jar javaboy-crac-3.3.5.jar

在上面的启动脚本中，我们通过设置 JVM 系统属性 -Dspring.context.checkpoint=onRefresh 来启用自动检查点。这个属性会在 Spring 的 LifecycleProcessor.onRefresh 阶段自动创建检查点，这个阶段在所有非延迟初始化的 Singleton 实例化和 InitializingBean#afterPropertiesSet 回调调用之后，但在生命周期启动和 ContextRefreshedEvent 发布之前。也就是说在这个时机创建检查点（拍摄快照）。

当然，如果你想等应用程序完全启动之后再拍摄快照，也是可以的。

先用如下命令启动应用程序：

java -XX:CRaCCheckpointTo=./tmp_checkpoint -jar javaboy-crac-3.3.5.jar

等待应用程序完全启动后，在另一个终端执行以下命令来手动触发检查点：

jcmd <pid> JDK.checkpoint

其中 <pid> 是应用程序的进程ID，这将创建检查点并关闭应用程序。检查点文件将存储在指定的文件夹中。

手动执行检查点生成的好处是，这个检查点包含了框架代码和应用程序代码，因此启动速度会更快，因为框架已经加载并启动了应用程序。

无论哪种方式生成检查点，只要有了检查点，最后一步就是使用这个检查点了。

我们可以利用检查点生成的文件来快速拉起应用程序，相关命令如下：

java -XX:CRaCRestoreFrom=./tmp_checkpoint

总结下就是，自动检查点适合快速实现和无需代码更改的场景，而手动检查点提供了更大的灵活性，允许在应用程序完全预热后创建检查点，从而可能实现更快的启动时间。

好啦，感兴趣的小伙伴可以去尝试下，记得选择合适的操作系统、JDK 版本以及 Spring Boot 版本哦～