云原生时代高性能Java框架

Quarkus系列博文

Quarkus&GraalVM介绍、创建并启动第一个项目
构建Quarkus本地镜像、容器化部署Quarkus项目
...

Quarkus介绍

Quarkus 是一个为 Java 虚拟机（JVM）和原生编译（native compilation）而设计的全栈Kubernetes 原生 Java 框架，用于优化Java特别是Java项目的容器化，并使其成为serverless、云和 Kubernetes 环境的高效平台。

Quarkus 可与常用 Java 标准、框架和库协同工作，例如 Eclipse MicroProfile、Apache Kafka、RESTEasy（JAX-RS）、Hibernate ORM（JPA）、Spring、Infinispan、Camel 等。

Quarkus 的依赖注入解决方案基于 CDI（上下文和依赖注入），且包含一个扩展框架来扩展功能并将其配置、引导并集成到您的应用中。添加扩展就像添加依赖项一样容易；或者，您可以使用 Quarkus 工具。

此外也是引人注目的一个特点，它还向 GraalVM（一种通用虚拟机，用于运行以多种语言（包括 Java 和 JavaScript）编写的应用）提供正确信息，以便对应用进行原生编译。

Rad Hat列出了一下清单来表明使用Quarkus的好处：检查清单

Quarkus与传统Java框架对比

Quarkus与传统技术栈对比

来自官方的一张图，展示了使用Quarkus框架开发项目和使用传统框架开发的一些运行时数据明细对比，可以看到Quarkus项目在JVM中运行时所消耗的内存和接口响应能力要明显好于传统的Java技术栈。而将Quarkus编译成本地可执行文件（本地镜像）之后，其优势可以说非常明显了。

GraalVM简介

GraalVM是一种高性能的虚拟机，它可以显著的提高程序的性能和运行效率，非常适合微服务。其设计初衷是实现可以运行不同语言（Java、JavaScript、基于LLVM的语言（例如C和C ++）以及其他动态语言）编写的应用程序。它消除了不同编程语言之间的隔阂，并实现了多语言共享运行时的互操作性。它可以独立运行，也可以在OpenJDK，Node.js或Oracle数据库的上下文中运行。

对于Java应用程序，GraalVM可以带来很多有价值的好处：更快地运行它们，通过脚本语言（JavaScript, R, Python...）提供可扩展性或创建提前编译的本机映像（native-image）。

更多关于GraalVM的信息可参考：此篇文章。

GraalVM安装

本文我们使用SDKMAN来安装GraalVM。SDKMAN是一款用于在大多数基于Unix的系统上管理多个软件开发套件的并行版本的工具。它提供了一个方便的命令行界面（CLI）和API，用于安装，切换，删除和列出候选人。它以前被称为Groovy enVironment Manager （GVM），受到了非常有用的RVM和rbenv工具的启发，该工具在Ruby社区中广泛使用。

安装SDKMAN

运行如下命令进行安装：

$ curl -s "https://get.sdkman.io" | bash

$ source "$HOME/.sdkman/bin/sdkman-init.sh"

运行如下命令，验证是否已安装ADKMAN：

$ sdk version

安装GraalVM

运行如下命令：

$ sdk list java

可以看到SDKMAN列出了所支持的所有Java发行版

我们找到GraalVM的发行版

截至编写本文时，GraalVM的最新版本为20.1.0.r11-grl，所以我们会安装此版本。运行如下命令安装GraalVM：

$ sdk install java 20.1.0.r11-grl

至此，GraalVM安装完毕！我们可以运行如下命令来判断GraalVM是否已安装：

$ java -version

创建项目

我们有多种方式创建Quarkus项目

使用Intellij IDEA创建Quarkus项目

点击菜单栏File>New>Project... 创建新项目

点击Next，并填写适当的信息，Next>Next...,创建完毕。

使用Maven命令行创建Quarkus项目

运行如下命令，创建Quarkus项目：

mvn io.quarkus:quarkus-maven-plugin:1.6.0.Final:create \

    -DprojectGroupId=org.acme \

    -DprojectArtifactId=getting-started \

    -DclassName="org.acme.getting.started.GreetingResource" \

    -Dpath="/hello"

cd getting-started

至此，创建项目完毕！

启动项目

我们使用IDEA打开项目

Quarkus并没有类似Spring Boot、Helidon之类框架一样的启动类，我们需要通过运行Maven命令来启动项目。

在IDEA控制台运行如下命令来启动项目:

./mvnw compile quarkus:dev

启动成功！

当然每次运行命令行会显得不便，我们可以通过如下配置来配置项目快捷启动：

点击左上角"+"图标添加一个Maven配置如左边栏，在右边栏中的Command line中填入"compile quarkus:dev"，点击OK。

此时可以点下下图所示图标来便捷启动项目

运行测试

打开项目中的测试类，看到如下代码：

@QuarkusTest  //1

public class ExampleResourceTest {

    @Test

    public void testHelloEndpoint() {

        given()

            .when().get("/hello")

            .then()

            .statusCode(200) //2

            .body(is("hello"));

    }

}

通过使用@QuarkusTest注解运行程序，可以指示JUnit在测试之前启动应用程序。
检查HTTP响应状态代码和内容。

默认情况下，测试将在端口8081上运行，以免与正在运行的应用程序冲突。Quarkus自动将RestAssured配置为使用此端口。如果要测试其他路径，则可以使用@TestHTTPResource注解将被测试的URL直接注入到测试类的字段中。该字段的类型可以是字符串，URL或URI。我们需要为该注解指定测试路径的值。例如，如果我要测试映射到/myservlet的Servlet，只需在测试中添加以下内容：

@QuarkusTest

public class ExampleResourceTest {

    @TestHTTPResource("/myservlet")

    URL testUrl;

    @Test

    public void testHelloEndpoint() {

        given()

            .when().get(testUrl)

            .then()

            .statusCode(200)

            .body(is("hello"));

    }

}

可以通过在项目配置文件中配置quarkus.http.test-port属性控制测试端口。 Quarkus还创建了一个名为test.url的系统属性，该属性值将被设置成基础测试URL（BasePath）。

总结

我们进入了云原生、微服务的时代，我们告别了大型单体应用的庞大和复杂，并且收获了微服务带来的极大的好处。但是一些问题也开始接踵而至。随着微小服务的增多，曾经在单个应用上发生的多余无用依赖、Java项目与生俱来的启动过程缓慢、JIT优化问题扩散到了每个微服务上面。而且传统的Java EE规范并没有微服务的模式解决方案，问题很迫切需要解决。幸运的事，随着Quarkus、Helidon等等一些新型Java开发框架的出现缓解了这个局面（以及目前Spring生态也开始了对GraalVM的大力支持），他们使Java变得更加本地化，不管是项目的体量方面还是资源消耗和运行效率方面都有显著提升。