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本系列文章主要讲解如何基于Quarkus技术搭建和开发专为Kubernetes而优化的Java微服务框架的入门和实践#xff0c;你将会学习到如何搭建Quarkus微服务脚环境及脚手架#xff0c;开发Quarkus的端点服务#xff0c;系统和应用层级的配置介绍与Quarkus的…前提介绍
本系列文章主要讲解如何基于Quarkus技术搭建和开发专为Kubernetes而优化的Java微服务框架的入门和实践你将会学习到如何搭建Quarkus微服务脚环境及脚手架开发Quarkus的端点服务系统和应用层级的配置介绍与Quarkus的编程模型分析创建Quarkus的应用Uber-jar文件以及集成到Kubernetes的环境中。
学习Quarkus的云原生微服务的零基础搭建和开发实践分析Quarkus的编程模型以及与Kubernetes环境进行集成
面向的人群
Java软件开发人员、系统架构师、微服务开发爱好者、运维部署人员等。
目前的状况
近几年由于云原生技术的普及越来越多的用户开始使用容器来运行微服务应用随着微服务的快速发展spring全家桶已然成为了java框架的事实标准包括单体应用使用的spring Framework和springboot微服务间服务治理框架spring cloud生态系统完善各种组件层出不穷。
Java云原生化痛点
轻量化容器技术的诞生促使JVM服务变得更加臃肿 微服务架构的引入使我们的服务颗粒度变得越来越小轻量且能快速启动的应用能够更好的适应容器化环境。 以我们目前常规的Spring Boot应用来说一般Restful服务的jar包大概是30M左右如果我们将JDK以及相关应用打包成docker镜像文件大概是140M左右。常规的Go语言的可执行程序生成镜像包一般不会超过50M。如何让臃肿的Java应用瘦身使他易于容器化成为Java应用云原生化需要解决的问题。 轻量化容器技术的诞生促使JVM服务内容使用量变得过大 JVM对于内存的使用量变的越来越大会促使FullGC的过多甚至OOM。 SpringBoot的微服务应用启动的速度越来越慢JVM启动速度 从JVM启动到真的应用程序执行需要经历VM加载字节码文件加载以及JVM为了提升效率借助JIT(just in time)及时编译技术对解释执行的字节码进行局部优化通过编译器生成本地执行代码的过程同时还需要加上了JVM内部垃圾回收所耗费的时间。
典型的Java应用加载时间一般都是秒级起步如果遇到比较大的应用初始花费几分钟都是正常的。 以往由于我们很少重新启动Java应用Java应用启动时间长的问题一般很少暴露出来。
但是在云原生应用场景下随着粒度变的非常细所以导致部署频率过于频繁 我们会经常不断重启应用来实现滚动升级或者无服务应用场景。 Java应用启动时间长的问题就变成了Java应用云原生化亟待解决的问题。
Quarkus的介绍
Quarkus定位为GraalVM和OpenJDK HotSpot量身定制的Kubernetes Native Java框架。Quarkus是红帽开源的项目借助开源社区的力量通过对业界广泛使用的框架进行了适配并结合云原生应用的特点提供了一套端到端的Java云原生应用解决方案。虽然开源时间较短但是生态方面也已经达到可用的状态自身包含扩展框架已经支持像Netty、Undertow、Hibernate、JWT等框架足以用于开发企业级应用用户也可以基于扩展框架自行扩展。 向原生迈进
对需要长时间运行的应用来说由于经过充分预热热点代码会被HotSpot的探测机制准确定位捕获并将其编译为物理硬件可直接执行的机器码在这类应用中Java的运行效率很大程度上是取决于即时编译器所输出的代码质量。
HotSpot虚拟机中包含有两个即时编译器分别是编译时间较短但输出代码优化程度较低的客户端编译器简称为C1以及编译耗时长但输出代码优化质量也更高的服务端编译器简称为C2通常它们会在分层编译机制下与解释器互相配合来共同构成HotSpot虚拟机的执行子系统的。 新一代即时编译器Graal VM 自JDK 10起HotSpot中又加入了一个全新的即时编译器Graal编译器看名字就可以联想到它是来自于前一节提到的Graal VMGraal编译器是作为C2编译器替代者的角色登场的。 C2编译器的问题
C2的历史已经非常长了可以追溯到Cliff Click大神读博士期间的作品这个由C写成的编译器尽管目前依然效果拔群但已经复杂到连Cliff Click本人都不愿意继续维护的程度。
Graal编译器本身就是由Java语言写成实现时又刻意与C2采用了同一种名为Sea-of-Nodes的高级中间表示High IR形式使其能够更容易借鉴C2的优点。
Graal编译器比C2编译器晚了足足二十年面世有着极其充沛的后发优势在保持能输出相近质量的编译代码的同时开发效率和扩展性上都要显著优于C2编译器这决定了C2编译器中优秀的代码优化技术可以轻易地移植到Graal编译器上但是反过来Graal编译器中行之有效的优化在C2编译器里实现起来则异常艰难。
Graal编译器
Graal的编译效果短短几年间迅速追平了C2甚至某些测试项中开始逐渐反超C2编译器。
Graal能够做比C2更加复杂的优化如部分逃逸分析Partial Escape Analysis也拥有比C2更容易使用激进预测性优化Aggressive Speculative Optimization的策略支持自定义的预测性假设等等。 Graal编译器尚且年幼还未经过足够多的实践验证所以仍然带着实验状态的标签需要用开关参数去激活这让笔者不禁联想起JDK 1.3时代HotSpot虚拟机刚刚横空出世时的场景同样也是需要用开关激活也是作为Classic虚拟机的替代品的一段历史。
Graal编译器未来的前途可期作为Java虚拟机执行代码的最新引擎它的持续改进会同时为HotSpot与Graal VM注入更快更强的驱动力。 GraalVM的总结分析
GraalVMJVM为了提升效率借助JIT及时编译技术对解释执行的字节码进行局部优化通过编译器生成本地执行代码提升应用执行效率。
GraalVM是Oracle实验室开发的新一代的面向多种语言的JVM即时编译器在性能以及多语言互操作性上有比较好的表现。与Java HotSpot VM相比Graal借助内联逃逸分析以及推出优化技术可以提升2至5倍的性能提升。
GraalVM提供的静态编译功能只能针对其编译时能够看得的封闭世界进行优化对于那些使用了反射、动态加载、以及动态代理的代码是无能为力的。
为了能让我们日常的Java应用能够正常运行起来需要我们对应用所使用到的框架和类库进行相关修改适配。由于Java代码所使用的类库很多这部分的工作量还是相当巨大的虽然GraalVM已经推出超过一年多的时间但是还是很少见到大规模Java应用转移到这个平台之上。 分享资源 获取以上资源请访问开源项目 点击跳转
