如何优化GitHub Actions中Spring Boot Native Image编译速度？

我尝试通过GitHub Actions将一个小型Spring Boot应用编译为Native Image，但编译耗时超20分钟，几乎无法使用。应用本身体量很小，我无法理解耗时过长的原因。当前使用的GitHub Actions工作流如下：

name: Native Image Compile and Deploy

on:
  workflow_dispatch:
    inputs:
      app:
        description: 'Choose the application to build and deploy'
        required: true
        default: 'app-one'
        options:
          - app-one
          - app-two

jobs:
  native-image-compile:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - uses: actions/checkout@v4

      # Cache Gradle dependencies to speed up build times
      - name: Cache Gradle Dependencies
        uses: actions/cache@v3
        with:
          path: |
            ~/.gradle/caches
            ~/.gradle/wrapper
            build/
          key: ${{ runner.os }}-gradle-${{ hashFiles('**/*.gradle*', '**/gradle-wrapper.properties', '**/native-image.properties') }}
          restore-keys: |
            ${{ runner.os }}-gradle

      # Setup GraalVM using the GitHub Action for GraalVM
      - uses: graalvm/setup-graalvm@v1
        with:
          java-version: '21'
          distribution: 'graalvm'
          components: 'native-image'

      # Compile the application to a native image
      - name: Compile Application to Native Image
        run: |
          APP_NAME=${{ github.event.inputs.app }}
          
          # Use Gradle Daemon and configure Gradle to be faster
          ./gradlew --no-daemon :applications:$APP_NAME:nativeCompile --parallel --max-workers=2

      # Build and tag the Docker image
      - name: Build and Tag Docker Image
        run: |
          APP_NAME=${{ github.event.inputs.app }}
          BRANCH_NAME=${{ github.ref_name }}
          
          docker build -t $APP_NAME:$BRANCH_NAME .
          docker save $APP_NAME:$BRANCH_NAME -o $APP_NAME-$BRANCH_NAME.tar

      # Tag the GitHub Branch with a Timestamp
      - name: Tag the GitHub Branch
        env:
          APP_NAME: ${{ github.event.inputs.app }}
          BRANCH_NAME: ${{ github.ref_name }}
        run: |
          TIMESTAMP=$(date +"%Y%m%d%H%M%S")
          TAG_NAME="$BRANCH_NAME-$APP_NAME-$TIMESTAMP"
          git tag $TAG_NAME
          git push origin $TAG_NAME

我已尝试缓存Gradle依赖并启用并行编译，但未带来明显改善，现寻求以下问题的解答：

1. 是否有特定策略或配置可缩短Native Image编译时间？
2. 有无优化GitHub Actions中Spring Boot应用Native Image编译工作流的替代方案？
3. GraalVM或GitHub Actions是否存在已知限制或问题导致编译耗时过长？

问题1：缩短Native Image编译时间的策略与配置 #

• 扩展缓存范围：当前缓存仅覆盖Gradle相关目录，需新增GraalVM的缓存目录~/.cache/graalvm，同时更新缓存key，加入Native Image配置文件的哈希值，确保编译中间产物能被复用。
• 升级Runner资源：默认ubuntu-latest Runner为2核CPU、7GB内存，Native Image编译是CPU密集型任务，切换至ubuntu-latest-xl（8核CPU、14GB内存）可大幅压缩编译时间。
• 优化编译参数：
  • 开发环境可使用-O1编译级别替代默认的-O2，以少量运行性能损耗换取更快的编译速度；
  • 添加--no-fallback参数跳过备用镜像生成，减少编译步骤；
  • 确保Spring Boot启用spring.aot.enabled=true，提前生成AOT元数据，避免编译阶段重复分析。
• 启用Gradle Daemon：移除--no-daemon参数，复用Gradle守护进程减少启动开销，同时将--max-workers设置为Runner的CPU核心数（如xl Runner设为8）。

问题2：GitHub Actions工作流的优化替代方案 #

• 使用预构建镜像：放弃graalvm/setup-graalvm安装步骤，直接使用Docker官方的GraalVM镜像（如graalvm/graalvm-ce:21），减少环境初始化时间。
• 拆分工作流：将Native Image编译与Docker构建拆分为两个独立Job，编译Job使用高配Runner，构建Job使用普通Runner，通过Job间Artifact传递编译好的可执行文件，避免重复编译。
• 缓存Docker基础镜像：将包含GraalVM和Spring Boot依赖的基础镜像推送到GitHub Packages，后续构建直接复用，减少依赖下载耗时。
• 使用自托管Runner：对于频繁编译的场景，部署自托管Runner并保留本地缓存，避免每次远程Runner的环境初始化开销。

问题3：GraalVM与GitHub Actions的已知限制 #

• Runner资源瓶颈：默认Runner的CPU和内存不足以支撑Native Image的高效编译，资源不足会导致编译时间急剧拉长。
• 版本兼容性问题：部分旧版GraalVM处理Spring Boot AOT元数据时存在性能缺陷，建议使用最新稳定版（如GraalVM 21.0.2+）。
• 字节码分析开销：即使是小型Spring Boot应用，Native Image仍需分析大量依赖类库的字节码，首次无缓存时这个阶段本身耗时较长。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dasma