概述

Quarkus首頁放出的標(biāo)語：超音速亞原子的JAVA（Supersonic Subatomic Java），它是為OpenJDK HotSpot和GraalVM量身定制的Kube.NETes Native Java框架，基于同類最佳的 Java 庫和標(biāo)準(zhǔn)制作而成。
Quarkus的到來為開發(fā)linux容器和 kubernetes 原生Java微服務(wù)帶來了一個(gè)創(chuàng)新平臺。
Spring Boot是一個(gè)基于Java的框架，專注于企業(yè)應(yīng)用，它可以簡單使用所有Spring項(xiàng)目，并集成了許多開箱即用的功能，來幫助開發(fā)人員提高生產(chǎn)力。
Spring Boot由于其約定優(yōu)于配置方法，它根據(jù)依賴項(xiàng)自動(dòng)注冊默認(rèn)配置，大大縮短了Java應(yīng)用程序的開發(fā)周期。
Java生態(tài)中新興的技術(shù)體系：

Spring Reactive(Spring WebFlux) → 背靠 Pivotal → 歸屬 VMware → 歸屬戴爾
Quarkus 和 Vert.x → 背靠 Eclipse 基金會 → 主要由 Red Hat 支持
Helidon → 背靠 Oracle
Micronaut → 背靠 Object Computing（GrAIls、OpenDDS）
Lagom → 背靠 Lightbend（Akka）

本文重點(diǎn)關(guān)注比較熱門的Spring Reactive和Quarkus在原生鏡像方面的差異。

對比分析

創(chuàng)新和生態(tài)系統(tǒng)： Spring 有著長期的歷史和豐富的生態(tài)系統(tǒng)，許多開發(fā)者對其已經(jīng)非常熟悉。Spring Native 是 Spring 團(tuán)隊(duì)為了更好地適應(yīng)云原生環(huán)境（如 Kubernetes）而推出的新項(xiàng)目。相比之下，Quarkus 較新，但它在設(shè)計(jì)上就考慮了現(xiàn)代云原生和微服務(wù)架構(gòu)，因此在某些方面可能更具創(chuàng)新性。
性能和資源利用： Quarkus 和 Spring Native 都聲稱可以提供更快的啟動(dòng)時(shí)間和減少的內(nèi)存占用。然而，實(shí)際表現(xiàn)可能會因應(yīng)用程序的具體情況以及你如何使用這些框架而變化。
開發(fā)體驗(yàn)： Quarkus 提供的開發(fā)模式（live coding）允許開發(fā)者在不重啟應(yīng)用的情況下實(shí)時(shí)看到代碼改變的效果，這可能會提高開發(fā)效率。Spring Native 則繼承了 Spring Boot 的開發(fā)體驗(yàn)，使得許多開發(fā)者能夠很快上手。
兼容性： Spring Native 對于 Spring 生態(tài)中的部分庫可能還存在兼容性問題，需要按照官方給出的指引進(jìn)行調(diào)整。而 Quarkus 在設(shè)計(jì)時(shí)就盡可能考慮了廣泛的兼容性，包括對于 Hibernate，Apache Camel，Eclipse MicroProfile 等開源庫的支持。

啟動(dòng)&構(gòu)建指標(biāo)對比

啟動(dòng)&構(gòu)建指標(biāo)對比

性能測試

資源版本

MySQL: 8.0.32-1.el8
Quarkus: 3.2.2.Final
Spring Boot: 3.1.2
JDK: 17.0.8
Docker Engine: 24.0.5
Docker Resource: 4C/8G

壓測源碼&鏡像

壓測源碼：Github - guanyang/spring-project-samples: 基于springboot3.0及jdk17構(gòu)建常用示例工程

native-sample: 基于spring native構(gòu)建原生鏡像示例

quarkus-sample: 基于quarkus構(gòu)建原生鏡像示例

鏡像資源

Quarkus Native Image: guanyangsunlight/spring-project-samples:quarkus-sample-0.0.1-SNAPSHOT

Quarkus JVM Image: guanyangsunlight/spring-project-samples:quarkus-sample-0.0.1-SNAPSHOT-jvm

Spring Boot Native Image: guanyangsunlight/spring-project-samples:native-sample-0.0.1-SNAPSHOT

Spring Boot JVM Image: guanyangsunlight/spring-project-samples:native-sample-0.0.1-SNAPSHOT-jvm

MySQL Image: guanyangsunlight/spring-project-samples:sample-mysql-8.0.32

Docker Compose文件

quarkus-sample: quarkus-sample/src/main/docker/docker-compose.yml

native-sample: native-sample/src/main/docker/docker-compose.yml

壓測架構(gòu)

應(yīng)用容器：Spring Boot Native,Quarkus Native,Spring Boot JVM,Quarkus JVM每個(gè)一個(gè)實(shí)例
MySQL容器：Mysql8.0容器實(shí)例一個(gè)
K6施壓機(jī): 2.2 GHz 四核Intel Core i7,16 GB 1600 MHz DDR3
K6參考鏈接：k6 Documentation

壓測場景case

Spring Boot Native: 性能指標(biāo)（QPS、RT）,機(jī)器指標(biāo)（CPU、內(nèi)存）
Quarkus Native: 性能指標(biāo)（QPS、RT）,機(jī)器指標(biāo)（CPU、內(nèi)存）
Spring Boot JVM: 性能指標(biāo)（QPS、RT）,機(jī)器指標(biāo)（CPU、內(nèi)存）
Quarkus JVM: 性能指標(biāo)（QPS、RT）,機(jī)器指標(biāo)（CPU、內(nèi)存）

壓測服務(wù)接口

接口地址：${host}/api/test/get/{id}
接口說明：根據(jù)id查詢數(shù)據(jù)庫記錄，host為服務(wù)地址，id為數(shù)據(jù)庫記錄主鍵
響應(yīng)示例：

{
    "code": 200,
    "message": "OK",
    "data": {
        "id": 4,
        "version": 1,
        "deleted": 0,
        "createBy": "admin",
        "updateBy": "admin",
        "createTime": 1695312514000,
        "updateTime": 1695312532000,
        "username": "test41"
    }
}

壓測腳本

總請求時(shí)長300s，并發(fā)從50開始，并按照50步長增長，命令如下：

k6 run  -u 50 --duration 300s -e url=http://127.0.0.1:8082/api/test/get/4 simple-test.js

-i：指定請求數(shù)量
-u：模擬并發(fā)數(shù)量
--duration：請求時(shí)長定義，例如：60s，1m
-e url：指定環(huán)境變量url，用于實(shí)際場景替換

腳本輸出樣例

  scenarIOS: (100.00%) 1 scenario, 50 max VUs, 36s max duration (incl. graceful stop):
           * default: 50 looping VUs for 6s (gracefulStop: 30s)


     ? is status 200

     checks.........................: 100.00% ? 7761        ? 0   
     data_received..................: 1.9 MB  324 kB/s
     data_sent......................: 730 kB  121 kB/s
     http_req_blocked...............: avg=12.22µs min=1µs    med=3µs     max=3.26ms   p(90)=5µs     p(95)=6µs    
     http_req_connecting............: avg=7.1µs   min=0s     med=0s      max=2.19ms   p(90)=0s      p(95)=0s     
     http_req_duration..............: avg=38.56ms min=7.55ms med=34.26ms max=216.77ms p(90)=58.96ms p(95)=68.51ms
       { expected_response:true }...: avg=38.56ms min=7.55ms med=34.26ms max=216.77ms p(90)=58.96ms p(95)=68.51ms
     http_req_failed................: 0.00%   ? 0           ? 7761
     http_req_receiving.............: avg=52.57µs min=19µs   med=46µs    max=680µs    p(90)=81µs    p(95)=97µs   
     http_req_sending...............: avg=19.87µs min=7µs    med=16µs    max=1.27ms   p(90)=27µs    p(95)=38µs   
     http_req_tls_handshaking.......: avg=0s      min=0s     med=0s      max=0s       p(90)=0s      p(95)=0s     
     http_req_waiting...............: avg=38.49ms min=7.51ms med=34.18ms max=216.58ms p(90)=58.89ms p(95)=68.46ms
     http_reqs......................: 7761    1288.780058/s
     iteration_duration.............: avg=38.7ms  min=7.76ms med=34.4ms  max=218.51ms p(90)=59.08ms p(95)=68.64ms
     iterations.....................: 7761    1288.780058/s
     vus............................: 50      min=50        max=50
     vus_max........................: 50      min=50        max=50

simple-test.js腳本說明

import http from 'k6/http';
import { check } from 'k6';

export default function () {
  const res = http.get(`${__ENV.url}`);
  check(res, {
    'is status 200': (r) => r.status === 200
  });
}

壓測指標(biāo)

被壓機(jī)器指標(biāo)

CPU usage
Memory usage

被壓機(jī)器性能指標(biāo)

QPS
Avg Latency(ms)
P95(ms)

壓測結(jié)果

壓測總結(jié)

Quarkus Native相較于Spring Boot Native資源消耗更低，性能更好。
Quarkus JVM相較于Spring Boot JVM模式資源消耗更低，性能更好。
Native原生相較于JVM模式整體資源消耗更低，啟動(dòng)更快，構(gòu)建鏡像更小。

優(yōu)缺點(diǎn)及選型總結(jié)

Quarkus優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)高度優(yōu)化的運(yùn)行時(shí)性能和內(nèi)存管理；對于開發(fā)者友好的開發(fā)模式，如實(shí)時(shí)編程（live coding）；廣泛的兼容性，支持許多主流的 Java 開源庫；面向云原生應(yīng)用的設(shè)計(jì)。
缺點(diǎn)相對于 Spring，其社區(qū)規(guī)模還較小，可能在某些問題上找不到即時(shí)的幫助；盡管有廣泛的兼容性，但并不包括所有的 Java 庫。

Spring Boot Native優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)建立在 Spring 生態(tài)系統(tǒng)之上，易于為已經(jīng)使用 Spring 的團(tuán)隊(duì)接受；與 Spring Boot 無縫集成，并且借助 GraalVM 提供媲美本機(jī)語言的啟動(dòng)速度和內(nèi)存占用。支持 AOT（Ahead-of-Time Compilation）編譯，可以提高啟動(dòng)速度。
缺點(diǎn)使用 Spring Boot Native 需要適應(yīng)其構(gòu)建過程中將應(yīng)用程序轉(zhuǎn)化為本地應(yīng)用程序的復(fù)雜性；構(gòu)建完成的應(yīng)用程序雖然啟動(dòng)速度快、內(nèi)存消耗低，但CPU使用率高于普通 JVM 程序。

技術(shù)選型思考

項(xiàng)目需求：如果項(xiàng)目需要快速啟動(dòng)，低內(nèi)存消耗，那么兩者都可以滿足。如果已經(jīng)在使用 Spring Stack，并且想要繼續(xù)保持使用它，那么 Spring Boot Native 會更加合適。如果項(xiàng)目對開發(fā)效率有高要求，那么 Quarkus 可能更符合需求。
團(tuán)隊(duì)技能：如果團(tuán)隊(duì)成員已經(jīng)非常熟悉 Spring Stack，那么采用 Spring Boot Native 可能可以減少學(xué)習(xí)曲線。反之，如果團(tuán)隊(duì)愿意嘗試新的技術(shù)，并且對響應(yīng)式編程和函數(shù)式編程有興趣，那么選擇 Quarkus 可以是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
社區(qū)支持和文檔：Spring 社區(qū)非常活躍，有大量的教程和指南。雖然 Quarkus 比較新，但也在積極擴(kuò)大其社區(qū)，并提供了詳細(xì)的文檔。

在實(shí)際決策過程中，最好能夠根據(jù)具體情況進(jìn)行技術(shù)選型，可能的話，可以在小規(guī)模的項(xiàng)目或者原型中嘗試并評估這些框架。

Quarkus對Spring開發(fā)者的額外好處

功能即服務(wù) (FaaS)：當(dāng)編譯為原生二進(jìn)制文件時(shí)，Quarkus 應(yīng)用程序可以在 0.0015 秒內(nèi)啟動(dòng)，從而可以將現(xiàn)有的 Spring 和 Java API 知識與 FaaS 功能結(jié)合使用。（Azure Functions - Quarkus,AWS Lambda - Quarkus）
實(shí)時(shí)編碼：從“Hello World”示例應(yīng)用程序開始，然后將其轉(zhuǎn)換為復(fù)雜的微服務(wù)，而無需重新啟動(dòng)應(yīng)用程序。只需保存并重新加載瀏覽器即可查看沿途的變化。 Quarkus 實(shí)時(shí)編碼“開箱即用”，與 IDE 無關(guān)。
支持反應(yīng)式和命令式模型：Quarkus有一個(gè)反應(yīng)式核心，支持傳統(tǒng)的命令式模型、反應(yīng)式模型，或在同一應(yīng)用程序中同時(shí)支持兩者。
早期檢測依賴注入錯(cuò)誤：Quarkus 在編譯期間而不是在運(yùn)行時(shí)捕獲依賴項(xiàng)注入錯(cuò)誤。
最佳框架和標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合：Quarkus 在同一應(yīng)用程序中支持 Spring API 兼容性、Eclipse Vert.x、MicroProfile（JAX-RS、CDI 等）、反應(yīng)式流和消息傳遞等。參考《Autowire MicroProfile into Spring with Quarkus | Red Hat Developer》，可以在一個(gè)項(xiàng)目中同時(shí)使用 Spring 和 MicroProfile API。