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Graalvm替代JVM真的可以帶來巨大的性能優(yōu)勢嗎？

介紹

Spring Boot有助于輕松開發(fā)獨(dú)立的、可用于生產(chǎn)的 Spring 應(yīng)用程序。它對 Spring 平臺和第三方庫采用固執(zhí)己見的方法：以最少的配置簡化設(shè)置過程。優(yōu)勢：

  • 易于使用：Spring Boot 簡化了獨(dú)立 Spring 應(yīng)用程序的創(chuàng)建，無需復(fù)雜的配置。
  • 嵌入式服務(wù)器：它允許直接嵌入 Tomcat、Jetty 或 Undertow 等服務(wù)器，從而無需單獨(dú)部署 WAR 文件。
  • Starter 依賴項：Spring Boot 提供預(yù)配置的“starter”依賴項，降低了構(gòu)建配置的復(fù)雜性。
  • 自動配置：Spring Boot 自動配置 Spring 和第三方庫，最大限度地減少手動設(shè)置工作。
  • 生產(chǎn)就緒功能：它提供生產(chǎn)就緒功能，例如指標(biāo)、運(yùn)行狀況檢查和外部化配置，確保應(yīng)用程序穩(wěn)健且可擴(kuò)展。
  • 無需代碼生成或 XML 配置：Spring Boot 運(yùn)行時無需生成任何代碼，無需 XML 配置文件，從而提高了開發(fā)效率。

在常見的部署中，用 Java 編寫的 Spring Boot 應(yīng)用程序被編譯成默認(rèn)在 Java 虛擬機(jī) (JVM) 中運(yùn)行的字節(jié)碼。還有另一種鮮為人知的運(yùn)行 Java 應(yīng)用程序的方式：Native application

GraalVM通過提前將 Java 應(yīng)用程序編譯成緊湊的獨(dú)立二進(jìn)制文件，徹底改變了 Java 應(yīng)用程序。這些二進(jìn)制文件展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，啟動速度比傳統(tǒng) Java 應(yīng)用程序快近 100 倍。它們無需預(yù)熱即可提供峰值性能，同時與 Java 虛擬機(jī) (JVM) 同類產(chǎn)品相比，消耗的內(nèi)存和 CPU 資源顯著減少。

GraalVM 并不局限于理論創(chuàng)新領(lǐng)域；它受到 Spring Boot、Micronaut、Helidon 和 Quarkus 等主要微服務(wù)框架的支持。此外，Oracle Cloud Infrastructure、Amazon Web Services、Google Cloud Platform 和 Microsoft Azure 等領(lǐng)先的云平臺完全支持 GraalVM 集成。

通過利用配置文件引導(dǎo)的優(yōu)化和 G1（垃圾優(yōu)先）垃圾收集器，GraalVM 使我們的應(yīng)用程序具有更低的延遲。事實上，它提供的性能指標(biāo)與在 Java 虛擬機(jī) (JVM) 上運(yùn)行的應(yīng)用程序的性能指標(biāo)相當(dāng)或更強(qiáng)。這種速度、效率和安全性的卓越結(jié)合使 GraalVM 成為現(xiàn)代 Java 開發(fā)的改變游戲規(guī)則的選擇。

過去，有很多使用 GraalVM 對 Java 應(yīng)用程序進(jìn)行基準(zhǔn)測試的請求，期望 GraalVM 能夠超越傳統(tǒng)的 Java 虛擬機(jī) (JVM)。

在本篇文章中，我們將對各種 Java 應(yīng)用程序的性能進(jìn)行比較分析，評估它們在 JVM 和 GraalVM 環(huán)境中的執(zhí)行情況。

我們將通過在 JVM（Java 虛擬機(jī)）和 GraalVM 上執(zhí)行基本的“hello world”應(yīng)用程序進(jìn)行比較分析。通過這個比較，我們旨在探索 GraalVM 相對于傳統(tǒng) JVM 的優(yōu)越性能。

測試設(shè)置

所有測試均在具有 16G RAM 的 MacBook M1 上執(zhí)行。軟件版本有：

  • JDK 21
  • Graalvm JDK 21
  • SpringBoot 3.1.4

應(yīng)用程序代碼是一個包含單個路由的簡單文件：

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@SpringBootApplication
@RestController
public class DemoApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
    }

    @GetMapping("/")
    public String handleRequest() {
        return "Hello World!";
    }
}

為了構(gòu)建原生鏡像，我們使用了 MVN 的原生插件：



 4.0.0
 
  org.springframework.boot
  spring-boot-starter-parent
  3.1.4
  
  
 
 com.example
 demo
 0.0.1-SNAPSHOT
 demo
 Demo project for Spring Boot
 
  21
 
 
  
   org.springframework.boot
   spring-boot-starter-web
  
  
   org.springframework.boot
   spring-boot-starter-test
   test
  
 
 
  
   
    org.springframework.boot
    spring-boot-maven-plugin
    
     com.example.demo.DemoApplication
     JAR
    
   
   
    org.apache.maven.plugins
    maven-shade-plugin
    3.5.0
    
     
      package
      
       shade
      
     
    
   
  
 
 
  
   native
   
    
     
      org.graalvm.buildtools
      native-maven-plugin
      0.9.27
      true
      
       
        build-native
        
         compile-no-fork
        
        package
       
       
        test-native
        
         test
        
        test

原生二進(jìn)制大小約為76M：

76M /Users/mayankc/Work/source/perfComparisons/java/springboot/target/demo

結(jié)果

每個包含500萬個請求的測試分別針對50、100和300個并發(fā)連接執(zhí)行。對于負(fù)載測試，我們使用了 Bombardier 測試工具。

以下是表格形式的測試結(jié)果：

統(tǒng)計

為了更直觀的展示測試結(jié)果，我們使用以下公式從結(jié)果中生成記分卡。對于每一個測量，結(jié)果獲勝的按照領(lǐng)先度得分：

  • <5%，不給分
  • 5%到20%之間，獲勝者得1分
  • 在20%到50%之間，獲勝者得2分
  • >50%，獲勝者得3分

以下是評分結(jié)果：

結(jié)論

選擇一個簡單的 hello world 案例可能不是真正釋放 GraalVM 或本機(jī)代碼編譯潛力的最合適場景。本地運(yùn)行的相同 SpringBoot 應(yīng)用程序的性能并沒有明顯優(yōu)于其 JVM 對應(yīng)項。GraalVM 唯一顯著的優(yōu)勢在于其對內(nèi)存的高效利用。

本文僅從性能方面對 GraalVM 和 傳統(tǒng) JVM 做了比較，參考以上測試結(jié)果，如果我們想要優(yōu)化程序啟動速度和對內(nèi)存的利用率方面，GraalVM 會是更好的選擇，至于其他性能指標(biāo)，優(yōu)勢并不明顯！

隨著 GraalVM 在國內(nèi)的推廣和應(yīng)用越來越廣泛，相信它將會在未來的軟件開發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，我們期待它之后的表現(xiàn)！


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