Graalvm 替代 JVM 真的可以带来巨大的性能优势吗?

2023年 12月 25日 108.5k 0

介绍

Spring Boot有助于轻松开发独立的、可用于生产的 Spring 应用程序。它对 Spring 平台和第三方库采用固执己见的方法:以最少的配置简化设置过程。优势:

  • 易于使用:Spring Boot 简化了独立 Spring 应用程序的创建,无需复杂的配置。
  • 嵌入式服务器:它允许直接嵌入 Tomcat、Jetty 或 Undertow 等服务器,从而无需单独部署 WAR 文件。
  • Starter 依赖项:Spring Boot 提供预配置的“starter”依赖项,降低了构建配置的复杂性。
  • 自动配置:Spring Boot 自动配置 Spring 和第三方库,最大限度地减少手动设置工作。
  • 生产就绪功能:它提供生产就绪功能,例如指标、运行状况检查和外部化配置,确保应用程序稳健且可扩展。
  • 无需代码生成或 XML 配置:Spring Boot 运行时无需生成任何代码,无需 XML 配置文件,从而提高了开发效率。

在常见的部署中,用 Java 编写的 Spring Boot 应用程序被编译成默认在 Java 虚拟机 (JVM) 中运行的字节码。还有另一种鲜为人知的运行 Java 应用程序的方式:Native application

GraalVM通过提前将 Java 应用程序编译成紧凑的独立二进制文件,彻底改变了 Java 应用程序。这些二进制文件展现出明显的优势,启动速度比传统 Java 应用程序快近 100 倍。它们无需预热即可提供峰值性能,同时与 Java 虚拟机 (JVM) 同类产品相比,消耗的内存和 CPU 资源显着减少。

GraalVM 并不局限于理论创新领域;它受到 Spring Boot、Micronaut、Helidon 和 Quarkus 等主要微服务框架的支持。此外,Oracle Cloud Infrastructure、Amazon Web Services、Google Cloud Platform 和 Microsoft Azure 等领先的云平台完全支持 GraalVM 集成。

通过利用配置文件引导的优化和先进的 G1(垃圾优先)垃圾收集器,GraalVM 使我们的应用程序具有更低的延迟。事实上,它提供的性能指标与在 Java 虚拟机 (JVM) 上运行的应用程序的性能指标相当或更强。这种速度、效率和安全性的卓越结合使 GraalVM 成为现代 Java 开发的改变游戏规则的选择。

过去,有很多使用 GraalVM 对 Java 应用程序进行基准测试的请求,期望 GraalVM 能够超越传统的 Java 虚拟机 (JVM)。

在本篇文章中,我们将对各种 Java 应用程序的性能进行比较分析,评估它们在 JVM 和 GraalVM 环境中的执行情况。

我们将通过在 JVM(Java 虚拟机)和 GraalVM 上执行基本的“hello world”应用程序进行比较分析。通过这个比较,我们旨在探索 GraalVM 相对于传统 JVM 的优越性能。

测试设置

所有测试均在具有 16G RAM 的 MacBook M1 上执行。软件版本有:

  • JDK 21
  • Graalvm JDK 21
  • SpringBoot 3.1.4

应用程序代码是一个包含单个路由的简单文件:

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!";
    }
}

为了构建原生镜像,我们使用了 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
       
      
      
       
      
     
    
   
  
 

原生二进制大小约为76M:

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

结果

每个包含500万个请求的测试分别针对50、100和300个并发连接执行。对于负载测试,我们使用了 Bombardier 测试工具。

以下是表格形式的测试结果:

统计

为了更直观的展示测试结果,我们使用以下公式从结果中生成记分卡。对于每一个测量,结果获胜的按照领先度得分:

  • 50%,获胜者得3分

以下是评分结果:

结论

选择一个简单的 hello world 案例可能不是真正释放 GraalVM 或本机代码编译潜力的最合适场景。本地运行的相同 SpringBoot 应用程序的性能并没有明显优于其 JVM 对应项。GraalVM 唯一显着的优势在于其对内存的高效利用。

本文仅从性能方面对 GraalVM 和 传统 JVM 做了比较,参考以上测试结果,如果我们想要优化程序启动速度和对内存的利用率方面,GraalVM 会是更好的选择,至于其他性能指标,优势并不明显!

随着 GraalVM 在国内的推广和应用越来越广泛,相信它将会在未来的软件开发领域发挥越来越重要的作用,我们期待它之后的表现!

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