Java微服务和Go语言大比拼（上）

梦里梦外; 2023-10-10 01:30 40阅读 0赞

> Java微服务能和 Go一样快吗？

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Peter Nagy 和我在Oracle Groundbreakers Tour 2020 LATAM 上发表了一篇题为“Go Java，Go！”的论文。我们问自己一个问题“Java 微服务能和 Go 一样快吗？” 我们创建了一些微服务并进行了一些基准测试，并在该活动中展示了我们的结果。但还有更多需要探索，所以我们决定将我们的演示文稿变成这篇文章。随着我们进行更多的测试和开发，我们计划跟进更多的帖子。

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### 前提 ###

我们想尝试看看 Java 微服务是否可以像 Go 微服务一样运行得那么快。普遍的行业信念似乎是 Java“陈旧”、“缓慢”和“乏味”；Go 是“快速”、“新”和“酷”的。但我们想知道这些特征是否得到实际性能数据的保证或支持。

我们想要一个公平的测试，所以我们创建了一个非常简单的微服务，没有外部依赖（例如数据库），并且代码路径非常短（只是操作字符串）。我们确实包括了指标和日志记录，因为这些似乎总是包含在任何真正的微服务中。我们使用了小型轻量级框架（Helidon for Java 和 Go-Kit for Go），我们还试验了用于 Java 的纯 JAX-RS。我们试验了不同版本的 Java 和不同的 JVM。我们对堆大小和垃圾收集器进行了一些基本调整。我们在测试运行之前预热了微服务。

### 一点历史——Java ###

Java 由被 Oracle 收购的 Sun Microsystems 开发。它的 1.0 版本是在 1996 年发布的，最新版本是 2020 年的 Java 15。主要设计目标是 Java 虚拟机和字节码的可移植性，以及带垃圾回收的内存管理。它仍然是最流行的语言之一（根据StackOverflow和TIOBE等来源），它是在开源中开发的。

让我们谈谈“Java 的问题”。它以速度慢而著称，这可能不再合理，但更具历史意义。它确实有一些性能敏感的区域，包括存储对象数据的堆；管理堆的垃圾收集器；和即时 (JIT) 编译器。

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多年来，Java 有许多不同的垃圾收集算法，包括串行、并行、并发标记/清除、G1 和新的 ZGC 垃圾收集器。现代垃圾收集器旨在最小化垃圾收集“停止世界”暂停的持续时间。

Oracle 实验室开发了一种名为GraalVM的新 Java 虚拟机，它是用 Java 编写的，具有新的编译器和一些令人兴奋的新功能，例如能够将 Java 字节代码转换为无需 Java VM 即可运行的本机映像。

### 一点历史——Go ###

Go 由谷歌的 Robert Griesemer、Rob Pike 和 Ken Thomson 创建。他们共同为 UNIX、B、C、Plan9、UNIX 窗口系统等做出了重大贡献。）它是开源的，于 2012 年发布了 1.0 版，并于 2020 年发布了 1.15 版。它在两个方面都在快速增长采用以及语言和工具生态系统本身。

Go 受到 C、Python、Javascript 和 C++ 的影响。它旨在成为高性能网络和多处理的最佳语言。

当我们进行这次演讲时，StackOverflow 有 27,872 个问题被标记为“Go”，而 Java 有 1,702,730 个问题。

Go 是一种静态类型的编译语言。它的语法类似于 C。它具有内存安全、垃圾收集、结构类型和 CSP 风格的并发性（通信顺序进程）。它有称为 goroutines 的轻量级进程（这些不是 OS 线程），用于它们之间通信的通道（类型化，FIFO）。该语言不提供竞争条件保护。

Go 是许多 CNCF 项目的首选语言，例如 Kubernetes、Istio、Prometheus 和 Grafana 都是（大部分）用 Go 编写的。

它旨在具有快速构建时间和快速执行。它是固执己见的——不再争论两个或四个空格！

Go 有什么好处（与 Java 相比）——这是我根据我的经验得出的个人意见：

*  更容易实现函数模式，如组合、纯函数、不可变状态。
 *  样板代码少得多（但仍然太多）。
 *  它仍处于生命周期的早期，因此它没有向后兼容性的沉重负担——他们仍然可以通过破坏来改进它。
 *  它编译成一个本地静态链接的二进制文件——没有虚拟机层——二进制文件包含运行程序所需的一切，这对于“从头开始”的容器来说非常有用。
 *  体积小，启动快，执行快。
 *  没有 OOP、继承、泛型、断言、指针算术。
 *  少括号，例如`if x > 3 { whatever }`
 *  强制执行没有循环依赖、没有未使用的变量或导入、没有隐式类型转换。

那么，Go 的“问题”是什么？同样，与 Java 相比，这是我个人的看法：

*  工具生态系统不成熟，尤其是依赖管理——有多种选择，但没有一个是完美的，特别是对于非开源开发；现在有一个明显的“赢家”（Go 模块），但并不是每个人都采用它，因此仍然存在兼容性挑战。
 *  使用新的/更新的依赖项构建代码非常慢（就像 Maven 著名的“下载互联网”问题。
 *  导入将代码绑定到存储库，这使得移动代码成为一场噩梦。
 *  IDE 适用于编程、文档查找、自动完成等；但是调试、分析等仍然具有挑战性。
 *  指针！我们以为我们在上个千年就把它们丢掉了！但至少没有指针运算。
 *  没有针对异常的 Java 风格的 try/catch（你最终写if err != nil得太频繁了），没有功能风格的基元，如列表、映射函数等。
 *  您通常最终会实现一些基本算法，因为它还不可用。最近我编写的代码通过两个字符串（列表）槽进行比较和转换。在函数式语言中，我可以使用内置函数map来做到这一点。
 *  没有动态链接！（“谁在乎？”你问）如果你想使用带有 GPL 这样“感染”静态链接代码的许可证的代码，这可能是一个真正的问题。
 *  调整执行或垃圾收集、分析执行或优化算法的旋钮并不多——Java 有数百个垃圾收集调整选项，Go 有一个——打开或关闭。

### 负载测试方法 ###

我们使用 JMeter 来运行我们的负载测试。测试多次调用服务并收集有关响应时间、吞吐量（每秒事务数）和内存使用情况的数据。对于 Go，我们收集驻留集大小，对于 Java，我们跟踪本机内存。

在许多测试中，我们在与被测应用程序相同的机器上运行 JMeter。如果我们在不同的机器上运行 JMeter，结果似乎没有任何干扰或差异，因此这简化了设置。当我们稍后将应用程序部署到 Kubernetes 中时，JMeter 正在集群外部的远程机器上运行。

在测量之前，我们使用 1,000 次服务调用来预热应用程序。

应用程序本身的源代码和负载测试的定义都在这个 GitHub 存储库中：https ://github.com/markxnelson/go-java-go

### 第一轮测试 ###

在第一轮中，我们在一台“小型”机器上运行测试，在本例中是一台 2.5GHz 双核英特尔酷睿 i7 笔记本电脑，配备 16GB 内存，运行 macOS。我们运行了 100 个线程，每个线程有 10,000 个循环，加速时间为 10 秒。Java 应用程序在 JDK 11 和 Helidon 2.0.1 上运行。使用 Go 1.13.3 编译的 Go 应用程序。

结果如下：

Application Logging Warmup Avg. Response Time (ms) Transactions / sec Memory (RSS) (Start/End)
    Golang Yes No 5.79 15330.60 5160KB / 15188KB
    Golang No No 4.18 20364.11 5164KB / 15144KB
    Golang No Yes 3.97 21333.33 10120KB / 15216KB
    Java (Helidon) Yes No 12.13 8168.15 296376KB / 427064KB; committed = 169629KB +15976KB (NMT); reserved=1445329KB +5148KB (NMT)
    Java (Helidon) No No 5.13 17332.82 282228KB / 430264KB; reserved=1444264KB +6280KB; committed=166632KB +15884KB
    Java (Helidon) No Yes 4.84 18273.18 401228KB / 444556KB

我们宣布 Go 成为第一轮的获胜者！

以下是我们对这些结果的观察：

*  日志记录似乎是一个主要的性能损失，尤其是 java.util.logging。因此，我们在有和没有日志记录的情况下运行了测试。我们还注意到，日志记录是影响 Go 应用程序性能的一个重要因素。
 *  Java 版本占用的内存明显更大，即使是对于如此小而简单的应用程序也是如此
 *  Warmup对 JVM 有很大的影响——我们知道 JVM 在运行时会进行优化，所以这是有道理的
 *  我们在此测试中比较了不同的执行模型——Go 应用程序被编译成本机可执行的二进制文件，而 Java 应用程序被编译成字节码，然后在虚拟机上运行。我们决定引入 GraalVM 原生镜像，使 Java 应用程序的执行环境更接近 Go 应用程序的环境。

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