Graalvm 替代 JVM 真的可以帶來巨大的性能優勢嗎？
介紹
Spring Boot有助于輕松開發獨立的、可用于生產的 Spring 應用程序。它對 Spring 平臺和第三方庫采用固執己見的方法：以最少的配置簡化設置過程。優勢：
- 易于使用：Spring Boot 簡化了獨立 Spring 應用程序的創建，無需復雜的配置。
- 嵌入式服務器：它允許直接嵌入 Tomcat、Jetty 或 Undertow 等服務器，從而無需單獨部署 WAR 文件。
- Starter 依賴項：Spring Boot 提供預配置的“starter”依賴項，降低了構建配置的復雜性。
- 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置工作。
- 生產就緒功能：它提供生產就緒功能，例如指標、運行狀況檢查和外部化配置，確保應用程序穩健且可擴展。
- 無需代碼生成或 XML 配置：Spring Boot 運行時無需生成任何代碼，無需 XML 配置文件，從而提高了開發效率。
在常見的部署中，用 Java 編寫的 Spring Boot 應用程序被編譯成默認在 Java 虛擬機 (JVM) 中運行的字節碼。還有另一種鮮為人知的運行 Java 應用程序的方式：Native application
GraalVM通過提前將 Java 應用程序編譯成緊湊的獨立二進制文件，徹底改變了 Java 應用程序。這些二進制文件展現出明顯的優勢，啟動速度比傳統 Java 應用程序快近 100 倍。它們無需預熱即可提供峰值性能，同時與 Java 虛擬機 (JVM) 同類產品相比，消耗的內存和 CPU 資源顯著減少。
GraalVM 并不局限于理論創新領域；它受到 Spring Boot、Micronaut、Helidon 和 Quarkus 等主要微服務框架的支持。此外，Oracle Cloud Infrastructure、Amazon Web Services、Google Cloud Platform 和 Microsoft Azure 等領先的云平臺完全支持 GraalVM 集成。
通過利用配置文件引導的優化和先進的 G1（垃圾優先）垃圾收集器，GraalVM 使我們的應用程序具有更低的延遲。事實上，它提供的性能指標與在 Java 虛擬機 (JVM) 上運行的應用程序的性能指標相當或更強。這種速度、效率和安全性的卓越結合使 GraalVM 成為現代 Java 開發的改變游戲規則的選擇。
過去，有很多使用 GraalVM 對 Java 應用程序進行基準測試的請求，期望 GraalVM 能夠超越傳統的 Java 虛擬機 (JVM)。
在本篇文章中，我們將對各種 Java 應用程序的性能進行比較分析，評估它們在 JVM 和 GraalVM 環境中的執行情況。
我們將通過在 JVM（Java 虛擬機）和 GraalVM 上執行基本的“hello world”應用程序進行比較分析。通過這個比較，我們旨在探索 GraalVM 相對于傳統 JVM 的優越性能。
測試設置
所有測試均在具有 16G RAM 的 MacBook M1 上執行。軟件版本有：
- JDK 21
- Graalvm JDK 21
- SpringBoot 3.1.4
應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!";
}
}為了構建原生鏡像，我們使用了 MVN 的原生插件：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project
xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>3.1.4</version>
<relativePath/>
<!-- lookup parent from repository -->
</parent>
<groupId>com.example</groupId>
<artifactId>demo</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<name>demo</name>
<description>Demo project for Spring Boot</description>
<properties>
<java.version>21</java.version>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
<configuration>
<mainClass>com.example.demo.DemoApplication</mainClass>
<layout>JAR</layout>
</configuration>
</plugin>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-shade-plugin</artifactId>
<version>3.5.0</version>
<executions>
<execution>
<phase>package</phase>
<goals>
<goal>shade</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
</plugin>
</plugins>
</build>
<profiles>
<profile>
<id>native</id>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.graalvm.buildtools</groupId>
<artifactId>native-maven-plugin</artifactId>
<version>0.9.27</version>
<extensions>true</extensions>
<executions>
<execution>
<id>build-native</id>
<goals>
<goal>compile-no-fork</goal>
</goals>
<phase>package</phase>
</execution>
<execution>
<id>test-native</id>
<goals>
<goal>test</goal>
</goals>
<phase>test</phase>
</execution>
</executions>
<configuration>
<!-- ... -->
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
</profile>
</profiles>
</project>原生二進制大小約為76M：
76M /Users/mayankc/Work/source/perfComparisons/java/springboot/target/demo結果
每個包含500萬個請求的測試分別針對50、100和300個并發連接執行。對于負載測試，我們使用了 Bombardier 測試工具。
以下是表格形式的測試結果：
統計
為了更直觀的展示測試結果，我們使用以下公式從結果中生成記分卡。對于每一個測量，結果獲勝的按照領先度得分：
- <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
以下是評分結果：
結論
選擇一個簡單的 hello world 案例可能不是真正釋放 GraalVM 或本機代碼編譯潛力的最合適場景。本地運行的相同 SpringBoot 應用程序的性能并沒有明顯優于其 JVM 對應項。GraalVM 唯一顯著的優勢在于其對內存的高效利用。
本文僅從性能方面對 GraalVM 和 傳統 JVM 做了比較，參考以上測試結果，如果我們想要優化程序啟動速度和對內存的利用率方面，GraalVM 會是更好的選擇，至于其他性能指標，優勢并不明顯！
隨著 GraalVM 在國內的推廣和應用越來越廣泛，相信它將會在未來的軟件開發領域發揮越來越重要的作用，我們期待它之后的表現！
