云原生時代，Java還是Go?

作者：Igor Domrev 2020-07-16 08:05:15

Java曾經著名的座右銘："一次編寫，到處運行"，已經很過時了，因為現在我們只想在容器里運行代碼。在容器里，一個 "Just in time "的編譯器意義不大。

出于這個原因，可能為了更好地適應云計算，Java生態系統正處于轉型之中。Oracle 的GraalVm允許將字節碼編譯成Linux可執行文件(ELF)，而Rad Heat的Quarkus以及其他框架，則立志讓響應式服務這件事變得更簡單。Quarkus以Netty和Vertx.x為核心，可以用來構建非常高效的響應式Web服務。

Java編譯成可執行二進制文件，以毫秒級的速度啟動，內存占用很小。這樣就可以利用Java生態系統，甚至可以用其他JVM語言(如Scala和Kotlin)編寫。你可以用online項目生成器玩玩Quarkus，或者用maven插件在本地生成一個項目。

而Golang則是為云而生的，在容器中運行時，沒有遺留負擔。它被認為是云端的編程語言。生成的二進制可執行文件很小，快速啟動，內存占用也很小，而且這是從Go誕生之初就具備的特性。Golang的流行對 Java 世界形成了嚴峻的挑戰。

Java有機會嗎，也許只有時間才會告訴我們最終答案。然而，出于好奇，我想從性能和開發體驗方面比較一下 Java 和 Golang 的云原生服務。

在這篇文章中，我將使用兩種語言來寫同樣的服務。比較它們的CPU使用率、RAM、延遲和運行速度。這些服務將在容器中啟動，資源分配相同，使用ab來測試。

對于我的案例來說，這是一個 "足夠好 "的基準，因為我不假設找到最好/最差的基準結果，而是在同一環境下執行運行兩個基準測試進行比較。

場景

這兩個服務將連接到在另一個容器中運行的MySQL數據庫，有一個表和三行數據。

每一個服務都會獲取所有記錄，將它們轉化為對象，然后輸出JSON數組。

ab將發出10K請求，并發級別為100，quarkus JVM版本運行兩次(用于測試 "冷"/"暖 "JVM)。

Go語言版本

Go語言版本使用gin框架。

# the service 
package main 
 
import ( 
    "database/sql" 
    "fmt" 
    "github.com/gin-gonic/gin" 
    _ "github.com/go-sql-driver/mysql" 
    "net/http" 
) 
 
type Fruit struct { 
    Id  int `json:"id"` 
    Name string `json:"name"` 
} 
 
var con *sql.DB 
 
func init(){ 
  //opening a mysql connection pool with another container 
   db, err := sql.Open("mysql", "root:password@tcp(host.docker.internal:3306)/payments") 
   if err != nil { 
       panic("failed to open a mysql connection") 
   } 
   con = db 
} 
 
func main() { 
    r := gin.Default() 
    r.GET("/fruits", fruits) 
    r.Run() //server up on 8080 
} 
 
// THE REQUEST HANDLER 
func fruits(c *gin.Context) { 
    fruits := getFruits() 
    c.JSON(http.StatusOK, fruits) 
} 
 
func getFruits() []Fruit { 
    rows, _ := con.Query("SELECT * FROM fruits") 
    fruits := []Fruit{} 
    for rows.Next() { 
        var r Fruit 
        rows.Scan(&r.Id, &r.Name) 
        fruits = append(fruits, r) 
    } 
    return fruits 
}

Golang的MySQL驅動的使用go-sql-driver。golang的代碼風格是非常明確的。一種一切都在眼前態度。主函數啟動服務器，配置請求處理程序，打開DB連接。

編譯本地可執行文件

Kotlin版本

package org.acme 
import io.vertx.core.json.JsonArray 
import io.vertx.core.json.JsonObject 
import io.vertx.mutiny.mysqlclient.MySQLPool 
import io.vertx.mutiny.sqlclient.Row 
import io.vertx.mutiny.sqlclient.RowSet 
import java.util.concurrent.CompletionStage 
import javax.inject.Inject 
import javax.ws.rs.GET 
import javax.ws.rs.Path 
import javax.ws.rs.Produces 
import javax.ws.rs.core.MediaType 
 
@Path("/fruits") 
class FruitResource { 
    @field:Inject 
    lateinit var client: MySQLPool 
 
 
    @GET 
    @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON) 
    fun listFruits(): CompletionStage<JsonArray> { 
        return client.query("SELECT * FROM fruits").execute() 
                .map { rows: RowSet<Row> -> 
                    rows.fold(JsonArray()) { array, row -> 
                        array.add(JsonObject() 
                                .put("id", row.getLong("id")) 
                                .put("name", row.getString("name"))) 
                    } 
                }.subscribeAsCompletionStage() 
    } 
}

數據庫連接使用Quarkus React Mysql 擴展。

與Go版本相比，代碼有很大不同，比如CDI依賴注入，使用javax注釋的聲明式路由，自動配置解析，以及數據源/連接創建/服務器引導。這是使用框架的代價，它為你完成了繁重的工作，并決定了做事方式。不過，它比go版本代碼要簡短很多。

這里使用Netty響應式web服務器，由Vert.x多事件循環包裝，還有一個Vert.x響應式MySQL驅動，這樣可以用一個線程處理多個DB連接。

另外，我可以使用Kotlin的集合庫的fold函數，這種函數還沒有通用的Go版本。

編譯Java版本的可執行文件

我已經弄清楚構建過程中發生了什么，其核心是SubstrateVM。它被設計在AOT過程中的可嵌入虛擬機，它會鏈接到我們的代碼，并作為一個單元進行編譯。然而根據Oracle的說法，SubstrateVM的優化比HotSpot Vm少，垃圾收集器也比較簡單。

該AOT編譯器被稱為 "Graal"，它是語言不相關的。java字節碼需要被翻譯成一種中間表示法(Truffle語言)。這在這篇文章【1】中可以找到關于Graal和Truffle的相關論述。

構建一個 Java 本地可執行文件看起來更復雜，編譯得更慢，它產生的二進制文件幾乎是Go版本兩倍大小。然而一個35M的可執行二進制文件和Java FatJar相比，還是小D多了。35MB甚至可以讓你使用aws lambda運行。

壓力測試

我在本機運行所有測試，設置如下。

MacBook Pro(15英寸，2017年
2.9 GHz英特爾酷睿i7(8個核心)。
16 GB 2133 MHz LPDDR3

使用cAdvisor的工具來監控容器的統計數據。

場景

Quarkus JVM hotspot
Quarkus Java native
Golang

上述的每種情況都在以下三種配置上測試

100MB / 0.5 CPU | 200MB / 1 CPU | 300MB / 2 CPU

我主要關注：

cpu/ram利用率(多核的利用率)
cpu/ram峰值
cpu/ram空余
啟動時間
響應延遲avg/max
吞吐量(每秒請求數)

測試結果

看起來Quarkus已經為生產環境做好準備了，它允許簡單的JVM/原生發布/開發模式，并允許在本地運行原生測試。只要你不使用反射或JNI，根據GraalVM的配置就是可行的。否則，你將不得不自己配置graal編譯器，然而現在也有解決方案。

延遲和吞吐量

Golang 和原生 Java 的測試結果比較接近，雖然平均來說 Golang 版本的測試結果略好一些。不過，Java Native版本的測試結果更穩定。Golang服務有時在1.25μs內完成響應，也有一部分需要7s才能完成。

"預熱 "后的JVM版本結果也不差，但比Native或Go版本稍遜一籌。

CPU利用率

使用0.5核的時候，Go和native-java在負載下似乎都表現不佳，而用2核啟動時，也沒有明顯改善。這可能是因為工作負載的瓶頸是IO。或者是因為gin/Netty的默認配置沒有考慮到多核的問題。

而JVM版本則利用了所有給定的核心，并在各個維度上提升了性能。

內存使用率

在壓力下，Java native 使用40MB，Golang 使用24MB。兩種情況下都還不錯，雖然Golang版本使用的內存幾乎少了一倍。

JVM使用了140MB。和Quarkus官方的統計完全一樣。對于JVM來說還不錯，但比Golang版本多了近6倍。

啟動時間

Golang和cloud-native java都能立即啟動，然而JVM版本需要幾秒鐘(取決于分配的CPU)，并且在啟動時產生CPU峰值。如果配置不當，會導致k8s HPA發飆，并增加pods。

開發體驗

這與其說是一個實際問題，不如說是一個宗教問題。Quarkus 使用了在 Java 世界中很常見的抽象(比如基于注解的DI)。它為你啟動服務并創建連接池。它可以使用豐富的集合標準庫和generics。然而，這可能感覺有點像黑魔法，一旦有些組件不工作，你會感覺很無助。此外，將 Java 代碼編譯成原生二進制并不是那么簡單，有一些限制和注意事項是你必須知道的，并非每個Java庫都能兼容原生編譯。一旦使用一個不兼容的庫(比如Guice)，你就需要自己配置Graal VM。

Quarkus 和 Graal VM "相對 "較新。所以可能會有一些問題。但由于雙模式(JVM或原生)。在原生版本的某些組件停止工作的情況下，總是有一個后備方案，這對任何新問題來說都是很好的變通方法。

另一方面，Golang 在成立10年后才承認它需要generics。而且它肯定不喜歡框架使用很多魔法操作。這在很多方面既是好事也是壞事。此外，盡管 Go 社區做的非常好，然而可用的工具和庫還是相對較少。然而它的編譯和構建過程更快/更簡單。而且兼容每個Golang的包，沒有java-native平臺帶來的限制。

結論

Java已經為云原生做好了準備，Golang并沒有大幅度領先。相信未來Cloud Native Java會被大規模使用。

原文地址：https://medium.com/swlh/cloud-native-java-vs-golang-2a72c0531b05

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責任編輯：武曉燕來源：高可用架構

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