使用 Docker 部署 Java 单体应用

Docker 是一种轻量级的容器化技术，可以将应用程序及其依赖项打包到一个可移植的容器中。使用 Docker 部署 Java 单体应用可以确保应用在不同环境中运行的一致性，简化部署流程，提高开发和运维效率。

本文将介绍现代化的 Docker 部署流程，使用 多阶段构建（Multi-stage Builds） 技术，无需在本地安装 Java 环境即可完成应用的构建和打包。

Docker 简介

Docker 通过容器化技术实现了应用程序的隔离和封装。每个容器都包含运行应用所需的所有内容：代码、运行时、系统工具、系统库和设置。与虚拟机相比，Docker 容器更加轻量级，启动速度更快，资源占用更少。

编写 Dockerfile (多阶段构建)

传统的 Docker 部署方式需要先在本地打包 JAR 文件，然后再构建镜像。这种方式依赖本地开发环境。现代化的最佳实践是使用 多阶段构建，将构建过程也容器化。

多阶段 Dockerfile

在项目根目录下创建 Dockerfile：

# 第一阶段：构建阶段 (Builder)
# 使用 Maven 镜像进行编译打包
FROM maven:3.9-eclipse-temurin-17 AS builder

# 设置工作目录
WORKDIR /build

# 复制 pom.xml 和源码
COPY pom.xml .
COPY src ./src

# 执行打包 (跳过测试以加快速度)
RUN mvn clean package -DskipTests

# 第二阶段：运行阶段 (Runtime)
# 使用精简的 JRE 镜像运行应用
FROM eclipse-temurin:17-jre-jammy

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 从构建阶段复制生成的 JAR 文件
# 注意：target 目录下的 jar 包名称需要根据实际情况调整，或者在 pom.xml 中指定 finalName
COPY --from=builder /build/target/*.jar app.jar

# 暴露应用端口
EXPOSE 8080

# 设置 JVM 参数环境变量
ENV JAVA_OPTS="-Xms512m -Xmx1024m -XX:+UseG1GC"

# 创建非 root 用户运行应用 (安全最佳实践)
RUN groupadd -r appuser && useradd -r -g appuser appuser
RUN chown -R appuser:appuser /app
USER appuser

# 健康检查
HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=3s --start-period=40s --retries=3 \
  CMD curl -f http://localhost:8080/actuator/health || exit 1

# 启动应用
ENTRYPOINT ["sh", "-c", "java $JAVA_OPTS -jar app.jar"]

多阶段构建的优势：

1. 无需本地环境：只要安装了 Docker，任何人（包括运维人员）都可以构建应用，无需安装 JDK 和 Maven。
2. 镜像体积小：最终镜像只包含运行所需的 JRE 和 JAR 文件，不包含 Maven 和源码，体积大大减小。
3. 构建一致性：构建过程在容器中进行，避免了"由于环境不同导致的构建失败"。

构建 Docker 镜像

编写好 Dockerfile 后，在项目根目录执行以下命令构建镜像：

# 构建镜像并打标签
docker build -t my-app:1.0.0 .

# 验证镜像是否构建成功
docker images | grep my-app

本地测试运行：

# 启动容器
docker run -d -p 8080:8080 --name my-app-test my-app:1.0.0

# 查看日志
docker logs -f my-app-test

# 测试完成后清理
docker stop my-app-test && docker rm my-app-test

发布镜像到镜像仓库

构建完成后，需要将镜像推送到镜像仓库，以便服务器端可以拉取。

通用推送流程

使用 Docker Hub 流程：登录 -> 打标签 -> 推送。

# 1. 登录仓库
docker login [registry-url]

# 2. 为镜像打标签 (格式：仓库地址/命名空间/镜像名:标签)
# 例如推送到 Docker Hub
docker tag my-app:1.0.0 your-username/my-app:1.0.0

# 3. 推送镜像
docker push your-username/my-app:1.0.0

TIP

建议同时推送 latest 标签，方便快速拉取最新版本： docker tag my-app:1.0.0 your-username/my-app:latest && docker push your-username/my-app:latest

服务器端部署

在生产环境中，推荐使用 Docker Compose 来管理应用，它能以声明式的方式定义服务、网络和卷。

方式一：使用 Docker Compose (推荐)

1. 在服务器上创建 docker-compose.yml 文件：

version: '3.8'

services:
  app:
    image: your-username/my-app:latest
    container_name: my-app
    restart: unless-stopped
    ports:
      - "8080:8080"
    environment:
      - SPRING_PROFILES_ACTIVE=prod
      - JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx1024m
    volumes:
      - ./logs:/app/logs
    # 如果需要数据库，可以在这里定义
    # depends_on:
    #   - mysql

  # mysql:
  #   image: mysql:8.0
  #   ...

2. 启动服务：

# 后台启动
docker-compose up -d

# 查看日志
docker-compose logs -f app

# 更新应用 (拉取新镜像并重启)
docker-compose pull
docker-compose up -d

方式二：使用 Docker Run (简单场景)

对于简单的测试或临时运行，可以直接使用 docker run 命令：

docker run -d \
  --name my-app \
  --restart unless-stopped \
  -p 8080:8080 \
  -e SPRING_PROFILES_ACTIVE=prod \
  -e JAVA_OPTS="-Xms512m -Xmx1024m" \
  your-username/my-app:latest

完整部署流程示例

以下是一个基于最佳实践的完整部署流程：

1. 开发与构建 (本地)

# 在项目根目录构建镜像 (无需本地安装 Maven)
docker build -t my-app:1.0.0 .

# 推送到仓库
docker tag my-app:1.0.0 your-username/my-app:1.0.0
docker push your-username/my-app:1.0.0

2. 服务器部署 (生产环境)

在服务器上准备 docker-compose.yml，然后执行：

# 拉取最新镜像并启动
docker-compose pull && docker-compose up -d

# 检查运行状态
docker-compose ps

最佳实践

1. 镜像优化

• 使用 .dockerignore：排除不必要的文件（如 .git, target, node_modules），加快构建速度。
• 利用层缓存 (Layer Caching)：在 Dockerfile 中，先复制 pom.xml 并下载依赖，再复制源码。这样只要依赖不变更，构建速度会非常快。

2. 安全性

• 非 Root 用户：始终创建并切换到非 root 用户运行应用。
• 敏感信息管理：绝对不要在 Dockerfile 中硬编码密码或密钥。使用环境变量或 Docker Secrets 注入。

3. 运维管理

• 资源限制：在 docker-compose.yml 中配置 deploy.resources 限制 CPU 和内存，防止应用耗尽服务器资源。
• 日志管理：配置日志驱动（如 json-file），并设置 max-size 和 max-file 防止日志占满磁盘。
• 健康检查：务必配置 HEALTHCHECK，以便 Docker 或编排工具知道应用何时真正就绪。

总结

通过采用 多阶段构建 和 Docker Compose，我们实现了一个现代化、标准化且高效的 Java 应用部署流程：

1. 构建：利用多阶段构建实现"一次编写，到处运行"的构建过程。
2. 发布：通过镜像仓库进行版本管理和分发。
3. 部署：使用 Docker Compose 以声明式的方式管理服务。