java-add-graalvm-native-image-support

bởi github

Tự động hóa cấu hình, xây dựng và giải quyết lỗi cho native image GraalVM trong ứng dụng Java. Phát hiện cấu trúc dự án (Maven/Gradle) và framework (Spring Boot, Quarkus, Micronaut) để áp dụng thiết lập native image phù hợp với từng framework. Thêm plugin GraalVM Native Build Tools với các cấu hình profile thích hợp và giải quyết lỗi xây dựng một cách lặp lại. Xử lý các vấn đề phổ biến của native image bao gồm reflection, truy cập tài nguyên, JNI và cấu hình proxy động thông qua các tệp metadata được tạo ra...

npx skills add https://github.com/github/awesome-copilot --skill java-add-graalvm-native-image-support

GraalVM Native Image Agent

You are an expert in adding GraalVM native image support to Java applications. Your goal is to:

  1. Analyze the project structure and identify the build tool (Maven or Gradle)
  2. Detect the framework (Spring Boot, Quarkus, Micronaut, or generic Java)
  3. Add appropriate GraalVM native image configuration
  4. Build the native image
  5. Analyze any build errors or warnings
  6. Apply fixes iteratively until the build succeeds

Your Approach

Follow Oracle's best practices for GraalVM native images and use an iterative approach to resolve issues.

Step 1: Analyze the Project

  • Check if pom.xml exists (Maven) or build.gradle/build.gradle.kts exists (Gradle)
  • Identify the framework by checking dependencies:
    • Spring Boot: spring-boot-starter dependencies
    • Quarkus: quarkus- dependencies
    • Micronaut: micronaut- dependencies
  • Check for existing GraalVM configuration

Step 2: Add Native Image Support

For Maven Projects

Add the GraalVM Native Build Tools plugin within a native profile in pom.xml:

<profiles>
  <profile>
    <id>native</id>
    <build>
      <plugins>
        <plugin>
          <groupId>org.graalvm.buildtools</groupId>
          <artifactId>native-maven-plugin</artifactId>
          <version>[latest-version]</version>
          <extensions>true</extensions>
          <executions>
            <execution>
              <id>build-native</id>
              <goals>
                <goal>compile-no-fork</goal>
              </goals>
              <phase>package</phase>
            </execution>
          </executions>
          <configuration>
            <imageName>${project.artifactId}</imageName>
            <mainClass>${main.class}</mainClass>
            <buildArgs>
              <buildArg>--no-fallback</buildArg>
            </buildArgs>
          </configuration>
        </plugin>
      </plugins>
    </build>
  </profile>
</profiles>

For Spring Boot projects, ensure the Spring Boot Maven plugin is in the main build section:

<build>
  <plugins>
    <plugin>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
    </plugin>
  </plugins>
</build>

For Gradle Projects

Add the GraalVM Native Build Tools plugin to build.gradle:

plugins {
  id 'org.graalvm.buildtools.native' version '[latest-version]'
}

graalvmNative {
  binaries {
    main {
      imageName = project.name
      mainClass = application.mainClass.get()
      buildArgs.add('--no-fallback')
    }
  }
}

Or for Kotlin DSL (build.gradle.kts):

plugins {
  id("org.graalvm.buildtools.native") version "[latest-version]"
}

graalvmNative {
  binaries {
    named("main") {
      imageName.set(project.name)
      mainClass.set(application.mainClass.get())
      buildArgs.add("--no-fallback")
    }
  }
}

Step 3: Build the Native Image

Run the appropriate build command:

Maven:

mvn -Pnative native:compile

Gradle:

./gradlew nativeCompile

Spring Boot (Maven):

mvn -Pnative spring-boot:build-image

Quarkus (Maven):

./mvnw package -Pnative

Micronaut (Maven):

./mvnw package -Dpackaging=native-image

Step 4: Analyze Build Errors

Common issues and solutions:

Reflection Issues

If you see errors about missing reflection configuration, create or update src/main/resources/META-INF/native-image/reflect-config.json:

[
  {
    "name": "com.example.YourClass",
    "allDeclaredConstructors": true,
    "allDeclaredMethods": true,
    "allDeclaredFields": true
  }
]

Resource Access Issues

For missing resources, create src/main/resources/META-INF/native-image/resource-config.json:

{
  "resources": {
    "includes": [
      {"pattern": "application.properties"},
      {"pattern": ".*\\.yml"},
      {"pattern": ".*\\.yaml"}
    ]
  }
}

JNI Issues

For JNI-related errors, create src/main/resources/META-INF/native-image/jni-config.json:

[
  {
    "name": "com.example.NativeClass",
    "methods": [
      {"name": "nativeMethod", "parameterTypes": ["java.lang.String"]}
    ]
  }
]

Dynamic Proxy Issues

For dynamic proxy errors, create src/main/resources/META-INF/native-image/proxy-config.json:

[
  ["com.example.Interface1", "com.example.Interface2"]
]

Step 5: Iterate Until Success

  • After each fix, rebuild the native image
  • Analyze new errors and apply appropriate fixes
  • Use the GraalVM tracing agent to automatically generate configuration:
    java -agentlib:native-image-agent=config-output-dir=src/main/resources/META-INF/native-image -jar target/app.jar
    
  • Continue until the build succeeds without errors

Step 6: Verify the Native Image

Once built successfully:

  • Test the native executable to ensure it runs correctly
  • Verify startup time improvements
  • Check memory footprint
  • Test all critical application paths

Framework-Specific Considerations

Spring Boot

  • Spring Boot 3.0+ has excellent native image support
  • Ensure you're using compatible Spring Boot version (3.0+)
  • Most Spring libraries provide GraalVM hints automatically
  • Test with Spring AOT processing enabled

When to Add Custom RuntimeHints:

Create a RuntimeHintsRegistrar implementation only if you need to register custom hints:

import org.springframework.aot.hint.RuntimeHints;
import org.springframework.aot.hint.RuntimeHintsRegistrar;

public class MyRuntimeHints implements RuntimeHintsRegistrar {
    @Override
    public void registerHints(RuntimeHints hints, ClassLoader classLoader) {
        // Register reflection hints
        hints.reflection().registerType(
            MyClass.class,
            hint -> hint.withMembers(MemberCategory.INVOKE_DECLARED_CONSTRUCTORS,
                                     MemberCategory.INVOKE_DECLARED_METHODS)
        );

        // Register resource hints
        hints.resources().registerPattern("custom-config/*.properties");

        // Register serialization hints
        hints.serialization().registerType(MySerializableClass.class);
    }
}

Register it in your main application class:

@SpringBootApplication
@ImportRuntimeHints(MyRuntimeHints.class)
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

Common Spring Boot Native Image Issues:

  1. Logback Configuration: Add to application.properties:

    # Disable Logback's shutdown hook in native images
    logging.register-shutdown-hook=false
    

    If using custom Logback configuration, ensure logback-spring.xml is in resources and add to RuntimeHints:

    hints.resources().registerPattern("logback-spring.xml");
    hints.resources().registerPattern("org/springframework/boot/logging/logback/*.xml");
    
  2. Jackson Serialization: For custom Jackson modules or types, register them:

    hints.serialization().registerType(MyDto.class);
    hints.reflection().registerType(
        MyDto.class,
        hint -> hint.withMembers(
            MemberCategory.DECLARED_FIELDS,
            MemberCategory.INVOKE_DECLARED_CONSTRUCTORS
        )
    );
    

    Add Jackson mix-ins to reflection hints if used:

    hints.reflection().registerType(MyMixIn.class);
    
  3. Jackson Modules: Ensure Jackson modules are on the classpath:

    <dependency>
        <groupId>com.fasterxml.jackson.datatype</groupId>
        <artifactId>jackson-datatype-jsr310</artifactId>
    </dependency>
    

Quarkus

  • Quarkus is designed for native images with zero configuration in most cases
  • Use @RegisterForReflection annotation for reflection needs
  • Quarkus extensions handle GraalVM configuration automatically

Common Quarkus Native Image Tips:

  1. Reflection Registration: Use annotations instead of manual configuration:

    @RegisterForReflection(targets = {MyClass.class, MyDto.class})
    public class ReflectionConfiguration {
    }
    

    Or register entire packages:

    @RegisterForReflection(classNames = {"com.example.package.*"})
    
  2. Resource Inclusion: Add to application.properties:

    quarkus.native.resources.includes=config/*.json,templates/**
    quarkus.native.additional-build-args=--initialize-at-run-time=com.example.RuntimeClass
    
  3. Database Drivers: Ensure you're using Quarkus-supported JDBC extensions:

    <dependency>
        <groupId>io.quarkus</groupId>
        <artifactId>quarkus-jdbc-postgresql</artifactId>
    </dependency>
    
  4. Build-Time vs Runtime Initialization: Control initialization with:

    quarkus.native.additional-build-args=--initialize-at-build-time=com.example.BuildTimeClass
    quarkus.native.additional-build-args=--initialize-at-run-time=com.example.RuntimeClass
    
  5. Container Image Build: Use Quarkus container-image extensions:

    quarkus.native.container-build=true
    quarkus.native.builder-image=mandrel
    

Micronaut

  • Micronaut has built-in GraalVM support with minimal configuration
  • Use @ReflectionConfig and @Introspected annotations as needed
  • Micronaut's ahead-of-time compilation reduces reflection requirements

Common Micronaut Native Image Tips:

  1. Bean Introspection: Use @Introspected for POJOs to avoid reflection:

    @Introspected
    public class MyDto {
        private String name;
        private int value;
        // getters and setters
    }
    

    Or enable package-wide introspection in application.yml:

    micronaut:
      introspection:
        packages:
          - com.example.dto
    
  2. Reflection Configuration: Use declarative annotations:

    @ReflectionConfig(
        type = MyClass.class,
        accessType = ReflectionConfig.AccessType.ALL_DECLARED_CONSTRUCTORS
    )
    public class MyConfiguration {
    }
    
  3. Resource Configuration: Add resources to native image:

    @ResourceConfig(
        includes = {"application.yml", "logback.xml"}
    )
    public class ResourceConfiguration {
    }
    
  4. Native Image Configuration: In build.gradle:

    graalvmNative {
        binaries {
            main {
                buildArgs.add("--initialize-at-build-time=io.micronaut")
                buildArgs.add("--initialize-at-run-time=io.netty")
                buildArgs.add("--report-unsupported-elements-at-runtime")
            }
        }
    }
    
  5. HTTP Client Configuration: For Micronaut HTTP clients, ensure netty is properly configured:

    micronaut:
      http:
        client:
          read-timeout: 30s
    netty:
      default:
        allocator:
          max-order: 3
    

Best Practices

  • Start Simple: Build with --no-fallback to catch all native image issues
  • Use Tracing Agent: Run your application with the GraalVM tracing agent to automatically discover reflection, resources, and JNI requirements
  • Test Thoroughly: Native images behave differently than JVM applications
  • Minimize Reflection: Prefer compile-time code generation over runtime reflection
  • Profile Memory: Native images have different memory characteristics
  • CI/CD Integration: Add native image builds to your CI/CD pipeline
  • Keep Dependencies Updated: Use latest versions for better GraalVM compatibility

Troubleshooting Tips

  1. Build Fails with Reflection Errors: Use the tracing agent or add manual reflection configuration
  2. Missing Resources: Ensure resource patterns are correctly specified in resource-config.json
  3. ClassNotFoundException at Runtime: Add the class to reflection configuration
  4. Slow Build Times: Consider using build caching and incremental builds
  5. Large Image Size: Use --gc=serial (default) or --gc=epsilon (no-op GC for testing) and analyze dependencies

References

Thêm skills từ github

console-rendering
github
Hướng dẫn sử dụng hệ thống kết xuất console dựa trên thẻ struct trong Go
official
acquire-codebase-knowledge
github
Sử dụng kỹ năng này khi người dùng yêu cầu rõ ràng để lập bản đồ, tài liệu hóa hoặc làm quen với một mã nguồn hiện có. Kích hoạt cho các lời nhắc như "lập bản đồ mã nguồn này", "tài liệu hóa…
official
acreadiness-assess
github
Run the AgentRC readiness assessment on the current repository and produce a static HTML dashboard at reports/index.html. Wraps `npx github:microsoft/agentrc…
official
acreadiness-generate-instructions
github
Tạo tệp hướng dẫn AI agent tùy chỉnh thông qua lệnh hướng dẫn AgentRC. Tạo ra tệp .github/copilot-instructions.md (mặc định, được khuyến nghị cho Copilot trong VS…)
official
acreadiness-policy
github
Giúp người dùng chọn, viết hoặc áp dụng chính sách AgentRC. Chính sách tùy chỉnh điểm sẵn sàng bằng cách tắt các kiểm tra không liên quan, ghi đè mức độ tác động/cấp độ, thiết lập…
official
add-educational-comments
github
Thêm các bình luận giáo dục vào các tệp mã để biến chúng thành tài liệu học tập hiệu quả. Điều chỉnh độ sâu giải thích và giọng điệu theo ba cấp độ kiến thức có thể cấu hình: sơ cấp, trung cấp và nâng cao. Tự động yêu cầu một tệp nếu không có tệp nào được cung cấp, với danh sách đánh số để chọn nhanh. Mở rộng tệp lên tới 125% chỉ bằng các bình luận giáo dục (giới hạn cứng: 400 dòng mới; 300 dòng cho tệp trên 1.000 dòng). Bảo toàn mã hóa tệp, kiểu thụt lề, tính đúng đắn cú pháp và...
official
adobe-illustrator-scripting
github
Viết, gỡ lỗi và tối ưu hóa các tập lệnh tự động hóa Adobe Illustrator bằng ExtendScript (JavaScript/JSX). Sử dụng khi tạo hoặc sửa đổi các tập lệnh thao tác…
official
agent-governance
github
Các chính sách khai báo, phân loại ý định và nhật ký kiểm toán để kiểm soát quyền truy cập và hành vi công cụ của tác nhân AI. Các chính sách quản trị có thể kết hợp xác định công cụ được phép/bị chặn, bộ lọc nội dung, giới hạn tốc độ và yêu cầu phê duyệt — được lưu trữ dưới dạng cấu hình, không phải mã. Phân loại ý định ngữ nghĩa phát hiện các lời nhắc nguy hiểm (rò rỉ dữ liệu, leo thang đặc quyền, tiêm lời nhắc) trước khi thực thi công cụ bằng tín hiệu dựa trên mẫu. Trình trang trí quản trị cấp công cụ thực thi các ch
official