Java微服務能像Go微服務一樣快嗎？

這是我最近一直在思索地一個問題。

去年8月份的the Oracle Groundbreakers Tour 2020 LATAM大會上，Mark Nelson和Peter Nagy就對此做過一系列基礎的的測試用以比較。接下來就給大家介紹下。

在程序員圈子里，普遍的看法是Java 老、慢、無聊 ，而Go是 快、新、酷

為了盡可能的進行一個相對公平的測試，他們使用了一個非常簡單的微服務，沒有外部依賴關系（比如數(shù)據(jù)庫），代碼路徑非常短（只是操縱字符串），使用了小型的、輕量級的框架（Helidon for Java和Go工具包for Go），試驗了不同版本的Java和不同的jvm。

對決雙雄

我們先來看下擂臺兩邊的選手：

• 身穿深色戰(zhàn)服的選手是 JAVA

Java是由被甲骨文收購的Sun Microsystems開發(fā)的。它的1.0版本是1996年發(fā)布的，最新的版本是2020年的Java15。主要的設計目標是Java虛擬機和字節(jié)碼的可移植性，以及帶有垃圾收集的內存管理。它是全世界最流行的語言之一，在開源環(huán)境下開發(fā)。

我們先看下JAVA的問題，大家普遍認為它最大的問題就是速度慢，已經慢到讓人覺得不再是合理的，而是更具歷史意義的。不過這么多年來，Java誕生了很多不同的垃圾收集算法用來加快它運行的速度。

Oracle實驗室最近已經開發(fā)了一個新的Java虛擬機GraalVM，它有一個新的編譯器和一些令人興奮的新特性，比如能夠將Java字節(jié)碼轉換成一個本機映像，可以在沒有javavm的情況下運行等。

• 而它的對手就是年輕充滿活力的 GO

GO是由谷歌的羅伯特·格里默、羅伯·派克和肯·湯姆森創(chuàng)建的。他們對UNIX、B、C、Plan9、UNIX窗口系統(tǒng)等做出了重大貢獻。GO是開源的，在2012年發(fā)布了1.0版本（比JAVA晚了16年），在2020年發(fā)布了1.15版本。無論是在采用方面，還是在語言和工具生態(tài)系統(tǒng)本身方面，它都在快速增長。

GO受C、Python、JavaScript和C++等多種語言的影響。被設計成高性能網(wǎng)絡和多處理的最佳語言。

StackOverflow有27872個帶“Go”的問題，而Java只有1702730個。足見長江后浪推前浪。

Go是一種靜態(tài)類型的編譯語言。它有稱為goroutines的輕量級進程（這些不是OS線程），它們之間有獨特的通信通道（類型化的，F(xiàn)IFO）。Go是許多CNCF項目的首選語言，例如Kubernetes、Istio、Prometheus和Grafana。

賽前對比

從個人感覺來說，Go相比JAVA來說，優(yōu)點在于：

• Go更容易實現(xiàn)復合、純函數(shù)、不變狀態(tài)等功能模式。
• Go處于生命周期的早期，因此它沒有向后兼容性的沉重負擔—Go仍然可以輕易打破某些限制來改進。
• Go編譯成一個本機靜態(tài)鏈接的二進制文件-沒有虛擬機層-二進制文件擁有運行程序所需的一切，這對于“從頭開始”的容器來說非常好。
• Go體積小、啟動快、執(zhí)行快（目前是的）。
• Go沒有OOP，繼承，泛型，斷言，指針算法。
• Go寫法上較少的括號。
• Go沒有循環(huán)依賴、沒有未使用的變量或導入、沒有隱式類型轉換的強制。
• Go樣板代碼少得多。

缺點是：

• Go工具生態(tài)系統(tǒng)還不成熟，尤其是依賴關系管理——有幾個選項，沒有一個是完美的，特別是對于非開源開發(fā)；仍然存在兼容性挑戰(zhàn)。
• 構建具有新的/更新的依賴項的代碼非常慢（比如Maven著名的“下載Internet”問題）。
• 導入將代碼綁定到存儲庫，這使得在存儲庫中移動代碼成為一場噩夢。
• 調試、評測等仍然是一個挑戰(zhàn)。
• 用到了指針。
• 需要實現(xiàn)一些基本的算法。
• 沒有動態(tài)鏈接。
• 沒有太多旋鈕來調優(yōu)執(zhí)行或垃圾收集、概要文件執(zhí)行或優(yōu)化算法。

比賽開始

使用JMeter來運行負載測試。這些測試多次調用這些服務，并收集有關響應時間、吞吐量（每秒事務數(shù)）和內存使用情況的數(shù)據(jù)。對于Go，收集駐留集大??；對于Java，跟蹤本機內存。

在測量之前，使用1000次服務調用對應用程序進行預熱。

應用程序本身的源代碼以及負載測試的定義都在這個GitHub存儲庫中： https://github.com/markxnelson/go-java-go

第一回合

在第一輪測試中，在一臺“小型”機器上進行了測試，是一臺2.5GHz雙核Intel core i7筆記本電腦，16GB內存運行macOS。測試運行了100個線程，每個線程有10000個循環(huán)，上升時間為10秒。Java應用程序運行在JDK11和Helidon2.0.1上。使用Go 1.13.3編譯的Go應用程序。

結果如下:

可以看出，第一回合是Go贏了！

JAVA占的內存太多了；預熱對JVM有很大的影響—我們知道JVM在運行時會進行優(yōu)化，所以這是有意義的。

在第一回合的基礎上，意猶未盡的又引入GraalVM映像以使 Java 應用程序的執(zhí)行環(huán)境更接近于 Go 應用程序的環(huán)境，添加了 GraalVM 映像測試(用 GraalVM EE 20.1.1ー JDK 11構建的本機映像)的結果是：

通過使用 GraalVM 映像在 JVM 上運行應用程序，我們沒有看到吞吐量或響應時間方面的任何實質性改進，但是內存占用的確變小了。

下面是一些測試的響應時間圖:

第二回合

在第二輪測試中，使用一臺更大的機器上運行測試。36核（每個核兩個線程）、256GB內存、運行oraclelinux7.8的機器。

和第一輪類似，使用了100個線程，每個線程使用了10,000個循環(huán)，10秒的加速時間，以及相同版本的 Go，Java，Helidon 和 GraalVM。

結果如下：

這一回合是GraalVM 映像贏了！

下面是一些測試的響應時間圖：

在這個測試中，Java變體的表現(xiàn)要好得多，并且在沒有使用Java日志記錄的情況下，它的性能大大超過了Go。Java似乎更能使用硬件提供的多核和執(zhí)行線程（與Go相比）。

這一輪的最佳表現(xiàn)來自GraalVM native image，平均響應時間為0.25毫秒，每秒事務數(shù)為82426個，而Go的最佳結果為1.59毫秒和39227個tps，然而這是以多占用兩個數(shù)量級的內存為代價的！

GraalVM映像比在jvm上運行的同一應用程序快大約30–40%！

第三回合

這次，比賽在Kubernetes集群中運行這些應用程序，這是一個更自然的微服務運行時環(huán)境。

這次使用了一個Kubernetes 1.16.8集群，它有三個工作節(jié)點，每個節(jié)點有兩個內核（每個內核有兩個執(zhí)行線程）、14GB的RAM和oraclelinux7.8。

應用程序訪問是通過Traefik入口控制器進行的，JMeter在Kubernetes集群外運行，用于一些測試，而對于其他測試，使用ClusterIP并在集群中運行JMeter。

與前面的測試一樣，我們使用了100個線程，每個線程使用了10,000個循環(huán)，以及10秒的加速時間。

下面是各種不同容器的大小：

• Go 11.6MB 11.6 MB
• Java/Helidon 1.41GB 1.41 GB
• Java/Helidon JLinked 150MB 150mb
• Native image 25.2MB 25.2 MB

結果如下：

下面是一些測試的響應時間圖：

在這一輪中，我們觀察到 Go 有時更快，GraalVM 映像有時更快，但這兩者之間的差別很小(通常小于5%)。

Java似乎比Go更善于使用所有可用的內核/線程—我們在Java測試中看到了更好的CPU利用率。Java性能在擁有更多內核和內存的機器上更好，Go性能在較小/功能較弱的機器上更好。在一臺“生產規(guī)模”的機器上，Java很容易就和Go一樣快，或者更快。