Spring Boot 性能优化

一时失言乱红尘 2022-06-12 07:49 79阅读 0赞

**Spring 框架给企业软件开发者提供了常见问题的通用解决方案，包括那些在未来开发中没有意识到的问题。但是，它构建的 J2EE 项目变得越来越臃肿，逐渐被 Spring Boot 所替代。Spring Boot 让我们创建和运行项目变得更为迅速，现在已经有越来越多的人使用它。我们已经在几个项目中使用了 Spring Boot ，今天我们就来一起讨论一下如何改进 Spring Boot 应用的性能。**

首先，从之前我在开发中遇到的一个问题说起。在一次查看项目运行日志的时候，我偶然发现了一个问题，日志里显示这个项目总是加载 Velocity 模板引擎，但实际上这个项目是一个没有 web 页面的 REST Service 项目。于是我花了一点时间去寻找产生这个问题的原因，以及如何改进 Spring Boot 应用的性能。在查找了相关的资料后，我得出的结论如下：

## 组件自动扫描带来的问题 ##

默认情况下，我们会使用 [ @SpringBootApplication][_SpringBootApplication] 注解来自动获取的应用的配置信息，但这样也会给应用带来一些副作用。使用这个注解后，会触发自动配置（ [ auto-configuration][auto-configuration] ）和 组件扫描 （ [ component scanning][component scanning] ），这跟使用 @Configuration、@EnableAutoConfiguration 和 @ComponentScan 三个注解的作用是一样的。这样做给开发带来方便的同时，也会有两方面的影响：

1、会导致项目启动时间变长。当启动一个大的应用程序,或将做大量的集成测试启动应用程序时，影响会特别明显。

2、会加载一些不需要的多余的实例（beans）。

3、会增加 CPU 消耗。

针对以上两个情况，我们可以移除 @SpringBootApplication 和 @ComponentScan 两个注解来禁用组件自动扫描，然后在我们需要的 bean 上进行显式配置：

// 移除 @SpringBootApplication and @ComponentScan, 用 @EnableAutoConfiguration 来替代
    @Configuration
    @EnableAutoConfiguration
    public class SampleWebUiApplication {
    
        // ...
    
        // 用 @Bean 注解明确显式配置，以便被 Spring 扫描到
        @Bean
        public MessageController messageController(MessageRepository messageRepository) {
            return new MessageController(messageRepository);
        }

##     ##

## 如何避免组件自动扫描带来的问题 ##

我们在上面提到，@SpringBootApplication 注解的作用跟 @EnableAutoConfiguration 注解的作用是相当的，那就意味着它也能带来上述的三个问题。要避免这些问题，我们就要知道我们需要的组件列表是哪些，可以用 -Ddebug 的方式来帮助我们明确地定位：

mvn spring-boot:run -Ddebug
    … =========================
    AUTO-CONFIGURATION REPORT =========================
    
    
    Positive matches: -----------------
    
     DispatcherServletAutoConfiguration
     - @ConditionalOnClass classes found: org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet (OnClassCondition)
     - found web application StandardServletEnvironment (OnWebApplicationCondition)
    
    ...

接着拷贝 `Positive matches` 中列出的信息：

DispatcherServletAutoConfiguration EmbeddedServletContainerAutoConfiguration
    ErrorMvcAutoConfiguration
    HttpEncodingAutoConfiguration
    HttpMessageConvertersAutoConfiguration
    JacksonAutoConfiguration JmxAutoConfiguration MultipartAutoConfiguration ServerPropertiesAutoConfiguration
    PropertyPlaceholderAutoConfiguration
    ThymeleafAutoConfiguration
    WebMvcAutoConfiguration
    WebSocketAutoConfiguration

然后来更新项目配置，显式地引入这些组件，引入之后，再运行一下应用确保没有错误发生：

@Configuration
    @Import({
            DispatcherServletAutoConfiguration.class,
            EmbeddedServletContainerAutoConfiguration.class,
            ErrorMvcAutoConfiguration.class,
            HttpEncodingAutoConfiguration.class,
            HttpMessageConvertersAutoConfiguration.class,
            JacksonAutoConfiguration.class,
            JmxAutoConfiguration.class,
            MultipartAutoConfiguration.class,
            ServerPropertiesAutoConfiguration.class,
            PropertyPlaceholderAutoConfiguration.class,
            ThymeleafAutoConfiguration.class,
            WebMvcAutoConfiguration.class,
            WebSocketAutoConfiguration.class,
    })
    public class SampleWebUiApplication {

在上面的代码中，我们可以删掉我们不需要的组件信息，来提高应用的性能，比如在我的项目中，不需要 JMX 和 WebSocket 功能，我就删掉了它们。删掉之后，再次运行项目，确保一切正常。

##     ##

## 将Servlet容器变成Undertow ##

默认情况下，Spring Boot 使用 Tomcat 来作为内嵌的 Servlet 容器。我们可以启动项目，然后用 VisualVM 或者 JConsole 来查看应用所占的内存情况：

![14518776514212.jpg_objectId_1190000004252885_token_26a8095b0acdabe67fcb9d3e1fcbe88c][]

以上是我使用 Spring Boot 的默认方式启动应用后，用 VisualVM 监控到的内存的占用情况：堆内存占用 110M，16 个线程被开启。

可以将 [ Web 服务器切换到 Undertow 来提高应用性能][Web _ Undertow]。Undertow 是一个采用 Java 开发的灵活的高性能 Web 服务器，提供包括阻塞和基于 NIO 的非堵塞机制。Undertow 是红帽公司的开源产品，是 Wildfly 默认的 Web 服务器。首先，从依赖信息里移除 Tomcat 配置：

<exclusions>
            <exclusion>
                    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                    <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
            </exclusion>
    </exclusions>

然后添加 Undertow：

<dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-undertow</artifactId>
    </dependency>

启动项目后，用 VisualVM 监控到的信息显示：堆内存占用 90M，13个线程被开启。

![14518783035912.jpg_objectId_1190000004252885_token_897c317024c52efab00cf582e947b142][]

##     ##

## 总结 ##

这些都是我们在项目开发中使用到的一些优化 Spring  
Boot 应用的小技巧，对于大的应用性能的提高还是很明显的。大家可以尝试一下，然后告诉[我们][Link 1]你的测试结果。

最后，附上代码，大家可以去这里下载：[spring-boot-performance][]。

文中大部分内容参考英国一个架构师的[博客][Link 2] 和[DZone][] 近期发布的文章，在此感谢两位大牛。参考文章及链接：

（1）Spring Boot 性能优化：[Spring Boot Performance][]；

（2）Spring Boot 内存优化：[Spring Boot Memory Performance][]。

（3）[https://www.techempower.com/benchmarks/][https_www.techempower.com_benchmarks]；

（4）Spring 应用程序优化：[Optimizing Spring Framework for App Engine Applications][]。

[_SpringBootApplication]: http://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/api/org/springframework/boot/autoconfigure/SpringBootApplication.html
[auto-configuration]: http://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/api/org/springframework/boot/autoconfigure/EnableAutoConfiguration.html
[component scanning]: http://docs.spring.io/spring-framework/docs/4.2.4.RELEASE/javadoc-api/org/springframework/context/annotation/ComponentScan.html?is-external=true
[14518776514212.jpg_objectId_1190000004252885_token_26a8095b0acdabe67fcb9d3e1fcbe88c]: https://segmentfault.com/image?src=http://news.oneapm.com/content/images/2016/01/14518776514212.jpg&objectId=1190000004252885&token=26a8095b0acdabe67fcb9d3e1fcbe88c
[Web _ Undertow]: http://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/howto-embedded-servlet-containers.html#howto-use-undertow-instead-of-tomcat
[14518783035912.jpg_objectId_1190000004252885_token_897c317024c52efab00cf582e947b142]: https://segmentfault.com/image?src=http://news.oneapm.com/content/images/2016/01/14518783035912.jpg&objectId=1190000004252885&token=897c317024c52efab00cf582e947b142
[Link 1]: http://club.oneapm.com/c/Ai/java
[spring-boot-performance]: https://github.com/alexec/spring-boot-performance
[Link 2]: http://www.alexecollins.com/
[DZone]: https://dzone.com/java-jdk-development-tutorials-tools-news
[Spring Boot Performance]: http://www.alexecollins.com/spring-boot-performance/
[Spring Boot Memory Performance]: https://dzone.com/articles/spring-boot-memory-performance
[https_www.techempower.com_benchmarks]: https://www.techempower.com/benchmarks/
[Optimizing Spring Framework for App Engine Applications]: https://cloud.google.com/appengine/articles/spring_optimization