雲原生時代高效能Java框架—Quarkus（一）

東溪陳姓少年發表於2020-07-17
Java框架

——— Quarkus&GraalVM介紹、建立並啟動第一個專案

Quarkus系列博文

Quarkus介紹

Quarkus 是一個為 Java 虛擬機器（JVM）和原生編譯（native compilation）而設計的全棧Kubernetes 原生 Java 框架，用於優化Java特別是Java專案的容器化，並使其成為serverless、雲和 Kubernetes 環境的高效平臺。

Quarkus 可與常用 Java 標準、框架和庫協同工作，例如 Eclipse MicroProfile、Apache Kafka、RESTEasy（JAX-RS）、Hibernate ORM（JPA）、Spring、Infinispan、Camel 等。

Quarkus 的依賴注入解決方案基於 CDI（上下文和依賴注入），且包含一個擴充套件框架來擴充套件功能並將其配置、引導並整合到您的應用中。新增擴充套件就像新增依賴項一樣容易；或者，您可以使用 Quarkus 工具。

此外也是引人注目的一個特點，它還向 GraalVM（一種通用虛擬機器，用於執行以多種語言（包括 Java 和 JavaScript）編寫的應用）提供正確資訊，以便對應用進行原生編譯。

Rad Hat列出了一下清單來表明使用Quarkus的好處：檢查清單

Quarkus與傳統Java框架對比

imgQuarkus與傳統技術棧對比

來自官方的一張圖，展示了使用Quarkus框架開發專案和使用傳統框架開發的一些執行時資料明細對比，可以看到Quarkus專案在JVM中執行時所消耗的記憶體和介面響應能力要明顯好於傳統的Java技術棧。而將Quarkus編譯成本地可執行檔案（本地映象）之後，其優勢可以說非常明顯了。

GraalVM簡介

GraalVM是一種高效能的虛擬機器，它可以顯著的提高程式的效能和執行效率，非常適合微服務。其設計初衷是實現可以執行不同語言（Java、JavaScript、基於LLVM的語言（例如C和C ++）以及其他動態語言）編寫的應用程式。它消除了不同程式語言之間的隔閡，並實現了多語言共享執行時的互操作性。它可以獨立執行，也可以在OpenJDK，Node.js或Oracle資料庫的上下文中執行。

GraalVM system diagram

對於Java應用程式，GraalVM可以帶來很多有價值的好處：更快地執行它們，通過指令碼語言（JavaScript, R, Python...）提供可擴充套件性或建立提前編譯的本機映像（native-image）。

更多關於GraalVM的資訊可參考：此篇文章。

GraalVM安裝

本文我們使用SDKMAN來安裝GraalVM。SDKMAN是一款用於在大多數基於Unix的系統上管理多個軟體開發套件的並行版本的工具。它提供了一個方便的命令列介面（CLI）和API，用於安裝，切換，刪除和列出候選人。它以前被稱為Groovy enVironment Manager （GVM），受到了非常有用的RVM和rbenv工具的啟發，該工具在Ruby社群中廣泛使用。

安裝SDKMAN

執行如下命令進行安裝：

$ curl -s "https://get.sdkman.io" | bash
$ source "$HOME/.sdkman/bin/sdkman-init.sh"

執行如下命令，驗證是否已安裝ADKMAN：

$ sdk version

安裝GraalVM

執行如下命令：

$ sdk list java

可以看到SDKMAN列出了所支援的所有Java發行版

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我們找到GraalVM的發行版

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截至編寫本文時，GraalVM的最新版本為20.1.0.r11-grl，所以我們會安裝此版本。執行如下命令安裝GraalVM：

$ sdk install java 20.1.0.r11-grl

至此，GraalVM安裝完畢！我們可以執行如下命令來判斷GraalVM是否已安裝：

$ java -version

image-20200717143216643

建立專案

我們有多種方式建立Quarkus專案

使用Intellij IDEA建立Quarkus專案

點選選單欄File>New>Project... 建立新專案

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點選Next，並填寫適當的資訊，Next>Next...,建立完畢。

使用Maven命令列建立Quarkus專案

執行如下命令，建立Quarkus專案：

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，建立專案完畢！

啟動專案

我們使用IDEA開啟專案

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Quarkus並沒有類似Spring Boot、Helidon之類框架一樣的啟動類，我們需要通過執行Maven命令來啟動專案。

在IDEA控制檯執行如下命令來啟動專案:

./mvnw compile quarkus:dev

啟動成功！

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當然每次執行命令列會顯得不便，我們可以通過如下配置來配置專案快捷啟動：

image-20200717153444892

點選左上角"+"圖示新增一個Maven配置如左邊欄，在右邊欄中的Command line中填入"compile quarkus:dev"，點選OK。

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此時可以點下下圖所示圖示來便捷啟動專案

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執行測試

開啟專案中的測試類，看到如下程式碼：

@QuarkusTest  //1
public class ExampleResourceTest {
    @Test
    public void testHelloEndpoint() {
        given()
            .when().get("/hello")
            .then()
            .statusCode(200) //2
            .body(is("hello"));
    }
}
  1. 通過使用@QuarkusTest註解執行程式，可以指示JUnit在測試之前啟動應用程式。
  2. 檢查HTTP響應狀態程式碼和內容。

預設情況下，測試將在埠8081上執行，以免與正在執行的應用程式衝突。Quarkus自動將RestAssured配置為使用此埠。如果要測試其他路徑，則可以使用@TestHTTPResource註解將被測試的URL直接注入到測試類的欄位中。該欄位的型別可以是字串，URL或URI。我們需要為該註解指定測試路徑的值。例如，如果我要測試對映到/myservlet的Servlet，只需在測試中新增以下內容：

@QuarkusTest  
public class ExampleResourceTest {
    @TestHTTPResource("/myservlet")
    URL testUrl;

    @Test
    public void testHelloEndpoint() {
        given()
            .when().get(testUrl)
            .then()
            .statusCode(200) 
            .body(is("hello"));
    }
}

可以通過在專案配置檔案中配置quarkus.http.test-port屬性控制測試埠。 Quarkus還建立了一個名為test.url的系統屬性，該屬性值將被設定成基礎測試URL（BasePath）。

總結

我們進入了雲原生、微服務的時代，我們告別了大型單體應用的龐大和複雜，並且收穫了微服務帶來的極大的好處 。但是一些問題也開始接踵而至。隨著微小服務的增多，曾經在單個應用上發生的多餘無用依賴、Java專案與生俱來的啟動過程緩慢、JIT優化問題擴散到了每個微服務上面。而且傳統的Java EE規範並沒有微服務的模式解決方案，問題很迫切需要解決。幸運的事，隨著Quarkus、Helidon等等一些新型Java開發框架的出現緩解了這個局面（以及目前Spring生態也開始了對GraalVM的大力支援），他們使Java變得更加本地化，不管是專案的體量方面還是資源消耗和執行效率方面都有顯著提升。

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