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优化后的 Spring Boot 启动能有多快？

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“Spring有多快？”

这是 2018 Spring One Platform 中的一场会议。看完会议视频，我自己动手试了一下。下面是我做出的测试结果。

还没有观看视频的朋友推荐看一下，非常有意思。

https://springoneplatform.io/2018/sessions/how-fast-is-spring-

本文使用的代码

https://github.com/bufferings/spring-boot-startup-mybench

我使用的是 OpenJDK 11。

java --version
openjdk 11.0.1 2018-10-16
OpenJDK Runtime Environment 18.9 (build 11.0.1+13)
OpenJDK 64-Bit Server VM 18.9 (build 11.0.1+13, mixed mode)

可以按照下面这样运行基准测试。运行起来可能需要一些时间，下面会执行所有的测试。

./mvnw clean package
(cd benchmarks/; java -jar target/benchmarks.jar)

1. FluxBaseline

我使用 SpringInitializr 创建项目，仅包含 Reactive Web。接下来，我会写一个 WebMVC 风格的极简controller。

@SpringBootApplication
@RestController
public class DemoApplication {

  @GetMapping("/")
  public String home() {
    return "Hello";
  }

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
  }
}

Spring Boot 版本是 2.1.0.RELEASE。

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.1.0.RELEASE</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>

启动结果 2.938 ± 0.287 s/op。

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op

现在，以这个结果作为基线。让我们从这里开始。

2. WebMVC

我很好奇为什么要用 WebMVC 而不是 WebFlux？我尝试了一下。也许仅仅是为了比较 Tomcat 和 Netty？

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case02_Web                               ss   10  3.281 ± 0.342   s/op

WebFlux 快了一点，难道不是吗？

3. spring-context-indexer

接下来，我试了 spring-context-indexer，似乎创建了 component index。

<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context-indexer</artifactId>
    <optional>true</optional>
</dependency>

嗯…慢了一点点？

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case03_WithContextIndexer                ss   10  3.063 ± 0.102   s/op

我检查了 spring.components，发现只包含了一个组件。了解…我应该尝试更大一点的项目，这样才能看到效果。

#
#Sun Nov 04 18:42:59 JST 2018
com.example.DemoApplication=org.springframework.stereotype.Component

4. 惰性初始化

尝试了惰性初始化。

@Configuration
public class LazyInitBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {
  @Override
  public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
    for (String beanName : beanFactory.getBeanDefinitionNames()) {
      beanFactory.getBeanDefinition(beanName).setLazyInit(true);
    }
  }
}

查看结果，启动变快了一点。

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case04_WithLazyInit                      ss   10  2.844 ± 0.129   s/op

5. NoVerify

运行加 -noverify 选项：

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case05_WithNoVerifyOption                ss   10  2.582 ± 0.060   s/op

启动变得快了一点。不知道为什么有这个结果，稍后需要仔细了解一下。

6. TieredStopAtLevel

运行加 -XX:TieredStopAtLevel=1 选项：

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case06_WithTieredStopAtLevel1Option      ss   10  1.980 ± 0.037   s/op

嗯，快多了！减少了几乎2秒。还是不知道这个参数有什么含义，稍后需要仔细了解一下。

7. 指定 SpringConfigLocation 参数

运行加 -Dspring.config.location=classpath:/application.properties 选项：

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case07_WithSpringConfigLocationOption    ss   10  3.026 ± 0.139   s/op

嗯，又变慢了。

8. 关闭 JMX

运行加 -Dspring.jmx.enabled=false 选项：

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case08_WithJmxDisabledOption             ss   10  2.877 ± 0.097   s/op

变得快了一点。

9. 取消 Logback

从这里开始，我开始减少函数库。开始，取消 Logback：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.slf4j</groupId>
    <artifactId>slf4j-jdk14</artifactId>
</dependency>

结果如下：

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case09_WithoutLogback                    ss   10  2.904 ± 0.096   s/op

嗯…似乎有一点点改进？

10. 取消 Jackson

接下来是 Jackson

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <artifactId>spring-boot-starter-json</artifactId>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

结果如下：

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case10_WithoutJackson                    ss   10  2.789 ± 0.093   s/op

结果变快了一点。

11. 取消 HibernateValidator

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <artifactId>hibernate-validator</artifactId>
            <groupId>org.hibernate.validator</groupId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

结果如下：

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case11_WithoutHibernateValidator         ss   10  2.857 ± 0.084   s/op

也有一点效果。

到这里为止，不再取消函数库了。

12. AppCDS

AppCDS (Application Class Data Sharing) 是 Oracle JDK 的一个企业版功能。OpenJDK 10 开始包含了这个功能。

看起来 AppCDS 转储信息存到了一个共享压缩文件，所以启动时间变短了。

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case12_WithAppCds                        ss   10  2.957 ± 0.079   s/op

嗯…并没有变快…然后我阅读了CDS的相关文章，找到原因了。

SpringBoot FatJAR 不在 CDS 管理范围内。

13. 使用 Thin Launcher 的 Flux

嗯，对不起，“Exploded” 基准测试错了。我曾经试着使用 FatJAR，但是 CDS 不能这么干。所以，我转而使用 Thin Launcher，所以 “Exploded” 就变成了 “Thin Launche”。

使用 CDS 以前，我会测试使用 Thin Launcher 打包 JAR 文件的启动速度。

<plugins>
    <plugin>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot.experimental</groupId>
                <artifactId>spring-boot-thin-layout</artifactId>
                <version>1.0.15.RELEASE</version>
            </dependency>
        </dependencies>
    </plugin>
</plugins>

尽管我使用 Thin Launcher 打包 app，但并没有使用 Thin Launcher 启动类，而是使用 Main class 让启动尽可能快一些。

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case13_Exploded                          ss   10  2.476 ± 0.091   s/op

嗯，快了一点，对吗？

14. Thin Launcher + CDS

现在，我要使用 AppCDS 。

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case14_ExplodedWithAppCds                ss   10  1.535 ± 0.036   s/op

喔！变得更快了！

15. 所有操作都上

最终，我把所有操作都用上。

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case15_AllApplied                        ss   10  0.801 ± 0.037   s/op

小于1秒钟！(∩´∀｀)∩耶

更进一步

在 Dave 的视频中，他提到了“函数式 Bean 定义”，尝试仅使用 Spring 不用 SpringBoot，app变得更快了。其中的道理还需要进一步了解。

结果：

Benchmark                                          Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.case01_FluxBaseline                      ss   10  2.938 ± 0.287   s/op
MyBenchmark.case02_Web                               ss   10  3.281 ± 0.342   s/op
MyBenchmark.case03_WithContextIndexer                ss   10  3.063 ± 0.102   s/op
MyBenchmark.case04_WithLazyInit                      ss   10  2.844 ± 0.129   s/op
MyBenchmark.case05_WithNoVerifyOption                ss   10  2.582 ± 0.060   s/op
MyBenchmark.case06_WithTieredStopAtLevel1Option      ss   10  1.980 ± 0.037   s/op
MyBenchmark.case07_WithSpringConfigLocationOption    ss   10  3.026 ± 0.139   s/op
MyBenchmark.case08_WithJmxDisabledOption             ss   10  2.877 ± 0.097   s/op
MyBenchmark.case09_WithoutLogback                    ss   10  2.904 ± 0.096   s/op
MyBenchmark.case10_WithoutJackson                    ss   10  2.789 ± 0.093   s/op
MyBenchmark.case11_WithoutHibernateValidator         ss   10  2.857 ± 0.084   s/op
MyBenchmark.case12_WithAppCds                        ss   10  2.957 ± 0.079   s/op
MyBenchmark.case13_Exploded                          ss   10  2.476 ± 0.091   s/op
MyBenchmark.case14_ExplodedWithAppCds                ss   10  1.535 ± 0.036   s/op
MyBenchmark.case15_AllApplied                        ss   10  0.801 ± 0.037   s/op