Spring Boot 性能優化

Spring 框架給企業軟件開發者提供了常見問題的通用解決方案，包括那些在將來開發中沒有意識到的問題。可是，它構建的 J2EE 項目變得愈來愈臃腫，逐漸被 Spring Boot 所替代。Spring Boot 讓咱們建立和運行項目變得更爲迅速，如今已經有愈來愈多的人使用它。咱們已經在幾個項目中使用了 Spring Boot ，今天咱們就來一塊兒討論一下如何改進 Spring Boot 應用的性能。

首先，從以前我在開發中遇到的一個問題提及。在一次查看項目運行日誌的時候，我偶然發現了一個問題，日誌裏顯示這個項目老是加載 Velocity 模板引擎，但實際上這個項目是一個沒有 web 頁面的 REST Service 項目。因而我花了一點時間去尋找產生這個問題的緣由，以及如何改進 Spring Boot 應用的性能。在查找了相關的資料後，我得出的結論以下：

組件自動掃描帶來的問題

默認狀況下，咱們會使用 @SpringBootApplication 註解來自動獲取的應用的配置信息，但這樣也會給應用帶來一些反作用。使用這個註解後，會觸發自動配置（ auto-configuration ）和 組件掃描 （ component scanning ），這跟使用 @Configuration、@EnableAutoConfiguration 和 @ComponentScan 三個註解的做用是同樣的。這樣作給開發帶來方便的同時，也會有兩方面的影響：

一、會致使項目啓動時間變長。當啓動一個大的應用程序,或將作大量的集成測試啓動應用程序時，影響會特別明顯。

二、會加載一些不須要的多餘的實例（beans）。

三、會增長 CPU 消耗。

針對以上兩個狀況，咱們能夠移除 @SpringBootApplication 和 @ComponentScan 兩個註解來禁用組件自動掃描，而後在咱們須要的 bean 上進行顯式配置：

// 移除 @SpringBootApplication and @ComponentScan, 用 @EnableAutoConfiguration 來替代
@Configuration
@EnableAutoConfiguration
public class SampleWebUiApplication {

    // ...

    // 用 @Bean 註解明確顯式配置，以便被 Spring 掃描到
    @Bean
    public MessageController messageController(MessageRepository messageRepository) {
        return new MessageController(messageRepository);
    }

如何避免組件自動掃描帶來的問題

咱們在上面提到，@SpringBootApplication 註解的做用跟 @EnableAutoConfiguration 註解的做用是至關的，那就意味着它也能帶來上述的三個問題。要避免這些問題，咱們就要知道咱們須要的組件列表是哪些，能夠用 -Ddebug 的方式來幫助咱們明確地定位：

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)

...

接着拷貝 Positive matches 中列出的信息：

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

而後來更新項目配置，顯式地引入這些組件，引入以後，再運行一下應用確保沒有錯誤發生：

@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 {

在上面的代碼中，咱們能夠刪掉咱們不須要的組件信息，來提升應用的性能，好比在個人項目中，不須要 JMX 和 WebSocket 功能，我就刪掉了它們。刪掉以後，再次運行項目，確保一切正常。

將Servlet容器變成Undertow

默認狀況下，Spring Boot 使用 Tomcat 來做爲內嵌的 Servlet 容器。咱們能夠啓動項目，而後用 VisualVM 或者 JConsole 來查看應用所佔的內存狀況：

以上是我使用 Spring Boot 的默認方式啓動應用後，用 VisualVM 監控到的內存的佔用狀況：堆內存佔用 110M，16 個線程被開啓。

能夠將 Web 服務器切換到 Undertow 來提升應用性能。Undertow 是一個採用 Java 開發的靈活的高性能 Web 服務器，提供包括阻塞和基於 NIO 的非堵塞機制。Undertow 是紅帽公司的開源產品，是 Wildfly 默認的 Web 服務器。首先，從依賴信息裏移除 Tomcat 配置：

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

而後添加 Undertow：

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

啓動項目後，用 VisualVM 監控到的信息顯示：堆內存佔用 90M，13個線程被開啓。

總結

這些都是咱們在項目開發中使用到的一些優化 Spring
Boot 應用的小技巧，對於大的應用性能的提升仍是很明顯的。你們能夠嘗試一下，而後告訴咱們你的測試結果。

最後，附上代碼，你們能夠去這裏下載：spring-boot-performance。

文中大部份內容參考英國一個架構師的博客 和 DZone 近期發佈的文章，在此感謝兩位大牛。參考文章及連接：

（1）Spring Boot 性能優化：Spring Boot Performance；

（2）Spring Boot 內存優化：Spring Boot Memory Performance。

（3）https://www.techempower.com/benchmarks/；

（4）Spring 應用程序優化：Optimizing Spring Framework for App Engine Applications。

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