Spring MVC 与 Spring Webflux 性能测试

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如果你已经使用 Spring 一段时间或者是编程初学者，你一定听说过使用响应式编程比传统的线程池风格更好。

自 Spring 诞生以来，开发者创建 Java 企业应用程序就变得更加容易。它提供了在企业环境中使用 Java 语言所需的一切，支持 Groovy 和 Kotlin 作为 JVM 上的替代语言，并且可以根据应用程序的需求灵活地创建多种架构。

在 Spring 4.0 以前，Spring 框架中包含的原始 Web 框架是 Spring Web MVC，它是专门为 Servlet API 和 Servlet 容器构建的。响应式 Web 框架 Spring WebFlux 是在 5.0 版本中添加的。它是完全非阻塞的，支持 Reactive Streams 背压，运行在 Netty、Undertow、Servlet 容器等服务器上。

这两个 Web 框架名称相似（spring-webmvc 和 spring-webflux），并在 Spring 框架中并存。每个模块都是可选的。应用程序可以使用其中一个模块，或者在某些情况下，同时使用两者，例如在 Spring MVC 控制器中可以使用带有响应式编程功能的 WebClient 对象。

本文将给大家介绍使用响应式编程带来的潜在性能优势。我将使用一个简单的 hello world 案例。

测试设置

配置

测试在一台 16G 内存的 MacBook Pro M1 上执行。

软件版本如下：

• Go 1.20.2
• Spring Boot 3.0.5
• Java 17

Spring MVC 与 Spring Webflux 的两种测试总共执行 500 万个请求。

代码

Spring MVC 与 Spring Webflux 的 hello world 代码如下：

Spring Boot

传统的 Spring Boot 项目，单个 Java 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!";
  }
}

Spring Webflux

与传统的 Spring Boot 项目不同，Spring Webflux 至少需要四个 Java 文件。代码如下，

package hello;

import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.reactive.function.BodyInserters;
import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerRequest;
import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerResponse;

import reactor.core.publisher.Mono;

@Component
public class HelloWorldHandler {

  public Mono hello(ServerRequest request) {
    return ServerResponse.ok().contentType(MediaType.TEXT_PLAIN)
      .body(BodyInserters.fromValue("Hello World!"));
  }
}

HelloWorldRouter.java

package hello;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunction;
import org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunctions;
import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerResponse;

import static org.springframework.web.reactive.function.server.RequestPredicates.GET;
import static org.springframework.web.reactive.function.server.RequestPredicates.accept;

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
public class HelloWorldRouter {

  @Bean
  public RouterFunction route(HelloWorldHandler helloWorldHandler) {

    return RouterFunctions
      .route(GET("/"), helloWorldHandler::hello);
  }
}

HelloWorldClient.java

package hello;

import reactor.core.publisher.Mono;

import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.reactive.function.client.ClientResponse;
import org.springframework.web.reactive.function.client.WebClient;

@Component
public class HelloWorldClient {

  private final WebClient client;

  public HelloWorldClient(WebClient.Builder builder) {
    this.client = builder.baseUrl("http://localhost:3000").build();
  }

  public Mono getMessage() {
    return this.client.get()
      .uri("/")
      .exchange();
  }

}

Application.java

package hello;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.ConfigurableApplicationContext;

@SpringBootApplication
public class Application {

  public static void main(String[] args) {
    ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(Application.class, args);
    HelloWorldClient helloWorldClient = context.getBean(HelloWorldClient.class);
  }
}

执行

每个测试都接受 500 万个请求执行。

测试中包含 25、100 和 300 个并发测试。

使用 Bombardier HTTP 测试工具进行负载测试。

Bombardier HTTP 是一个用 Go 编写的快速跨平台 HTTP 基准测试命令行工具。

下面是测试结果图表，

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请求耗时，越小越好

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每秒请求数，越大越好

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响应时间/ms，越小越好

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中值响应时间/ms，越小越好

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最大响应时间/ms，越小越好

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平均CPU占用/%，越小越好

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平均内存占用/MBs，越小越好

分析

通过以上结果，很容易得出结论，Spring Webflux（响应式编程）确实比 Spring Boot（线程池）带来了一些显着的性能优势。Spring Webflux 在资源成本相当的情况下提供大约两倍的 RPS。

RPS：指客户端每秒发出的请求数，有些地方也叫做 QPS。

首先由于 Spring MVC 处理这些一次性请求花费的总时间太长，Spring MVC 的平均响应时间并不是那么好。

在低并发情况下，Spring Webflux 的中值响应时间更好。高并发时 Spring Boot 更好。

随着测量值移至第三个四分位和第 90 个百分位，Spring Webflux 变得更好。即使有差异，也只有 1-2 毫秒左右。

最后

我们宣布 Spring MVC 与 Spring Webflux：hello world 性能测试案例的获胜者是 Spring Webflux。