Java云原生框架Quarkus初探
Quarkus 介绍
Quarkus 是一个云原生，容器优先的Java应用框架，它号称是超音速和亚原子的框架，主要特点是构建速度、启动速度快和占用资源少等特点。它为OpenJDK HotSpot和GraalVM量身定制，
根据Java库和标准精心打造的框架。主要有以下特性:
- 容器优先。Quarkus为GraalVM和HotSpot定制应用程序。令人惊讶的快速启动时间，令人难以置信的低RSS内存（不仅仅是堆的大小！），在Kubernetes等容器协调平台中提供近乎即时的扩展和高密度的内存利用。使用一种称之为编译时启动的技术。
- 统一指令式和响应式。在开发应用程序时，将熟悉的指令式和响应式代码风格结合起来。
- 基于Java社区和标准。Quarkus提供了一个有凝聚力的、有趣的、全栈式的框架，它利用了各类不断增长的50多个常用的最好的库。所有这些都在一个标准的主干上，让Java开发人员能够快速上手应用。
- Kube-Native。Quarkus和Kubernetes的组合为创建可伸缩、快速和轻量级的应用程序提供了理想的环境。Quarkus通过工具、预构建集成、应用程序服务等显著提高了开发人员的生产率。
- 对于Spring框架开发人员友好.Quarkus 的 Spring API 兼容性包括 Spring DI、Spring Web 和 Spring Data JPA。同时也在计划其他 Spring API，如 Spring Security 和 Spring Config。在 JVM 上运行时，Quarkus 应用程序几乎可以利用任何 Java 库。只要不使用 Java 反射，这些Java库就可以编译为原生。
安装Quarkus
官方推荐通过CLI方式安装。
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Linux/MacOS 和 Windows WSL 用户按以下方式安装。
curl -Ls https://sh.jbang.dev | bash -s - trust add https://repo1.maven.org/maven2/io/quarkus/quarkus-cli/
curl -Ls https://sh.jbang.dev | bash -s - app install --fresh --force quarkus@quarkusio
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Windows Powershell 用户以下方式安装。
iex "& { (iwr https://ps.jbang.dev) } trust add https://repo1.maven.org/maven2/io/quarkus/quarkus-cli/" iex "& { (iwr https://ps.jbang.dev) } app install --fresh --force quarkus@quarkusio"
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个人还是比较喜欢使用SDKMAN来管理安装Java相关软件，Windows用户安装SDKMAN需要WSL、Cygwin或者MinGW.
sdk install quarkus
安装成功后在命令行下输入：quarkus -- version 将显示版本号 x.y.z.Final 表示安装成功。
创建和运行Quarkus应用
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使用Quarkus CLI 或者Maven 创建应用
quarkus create rw-getstarted-quarkus && cd rw-getstarted-quarkus
mvn io.quarkus.platform:quarkus-maven-plugin:3.2.3.Final:create
-DprojectGroupId=org.wangyun
-DprojectArtifactId=rw-getstarted-quarkus
-Dextensions='resteasy-reactive'
cd rw-getstarted-quarkus
作为一个老派的Java开发人员，我选择Maven的方式创建应用，可以充分使用国内Maven资源让下载更快.
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在rw-getstarted-quarkus目录下运行Quarkus应用
quarkus dev 或者 ./mvnw compile quarkus:dev
第一次运行需要时间比较长，需要从maven仓库下载大量的依赖，需要保持充分的耐心，如遇下载失败请多试几次，http默认监听端口是8080，直到看到如下界面。
- 使用实时修改应用生效
默认生成的代码
import jakarta.ws.rs.GET;
import jakarta.ws.rs.Path;
import jakarta.ws.rs.Produces;
import jakarta.ws.rs.core.MediaType;
@Path("/hello")
public class GreetingResource {
@GET
@Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
public String hello() {
return "Hello from RESTEasy Reactive - Rxx Wang";
}
}以上代码运行后如下图：
直接用文本编辑器或者IDE修改以下代码
package org.wangyun;
import jakarta.ws.rs.GET;
import jakarta.ws.rs.Path;
import jakarta.ws.rs.Produces;
import jakarta.ws.rs.core.MediaType;
@Path("/hello")
public class GreetingResource {
@GET
@Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
public String hello() {
return "Hello from RESTEasy Reactive - Rxx Wang";
}
@GET
@Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
@Path("/greeting/{name}")
public String greeting(String name) {
return "hello " + name;
}
}刷新浏览器后直接生效，如下图。
测试Quarkus应用
可以使用任何的Javar测试框架来测试Quarkus应用，Quarkus默认支持Junit5进行单元测试，同时集成了REST-Assured测试框架进行验证REST服务接口。
在刚才使用Quarkus脚手架生成项目的同时也生成了测试用例，如GreetingResourceTest和GreetingResourceTest。执行mvn test即可看到以下测试执行信息。
[INFO] Running org.wangyun.GreetingResourceTest
2023-08-12 11:44:24,724 INFO [io.quarkus] (main) rw-getstarted-quarkus 1.0.0-SNAPSHOT on JVM (powered by Quarkus 3.2.3.Final) started in 0.742s. Listening on: http://localhost:8083
2023-08-12 11:44:24,734 INFO [io.quarkus] (main) Profile test activated.
2023-08-12 11:44:24,734 INFO [io.quarkus] (main) Installed features: [cdi, resteasy-reactive, smallrye-context-propagation, vertx]
[INFO] Tests run: 1, Failures: 0, Errors: 0, Skipped: 0, Time elapsed: 1.456 s - in org.wangyun.GreetingResourceTest
2023-08-12 11:44:25,211 INFO [io.quarkus] (main) rw-getstarted-quarkus stopped in 0.012s
[INFO]
[INFO] Results:
[INFO]
[INFO] Tests run: 1, Failures: 0, Errors: 0, Skipped: 0
[INFO]
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Total time: 3.412 s
[INFO] Finished at: 2023-08-12T11:44:25+08:00
[INFO] ------------------------------------------------------------------------需要注意运行了REST-Assured测试框架时会启动一个Servlet容器，默认使用的测试端口是8081，如果被占用会提示测试失败。在application.properties文件修改默认测试端口即可测试通过，具体例子如下:
quarkus.http.test-port=8083
quarkus.http.test-ssl-port=8446为了加速应用开发流程，Quarkus支持实时编码。当应用运行在开发模式时，也可以将实时编码和持续测试结合，可以在DevUI或者控制台的命令行中执行测试用例，让代码修改和代码测试执行更快捷。具体可参考以下：
== Continuous Testing
[r] - Re-run all tests
[f] - Re-run failed tests
[b] - Toggle 'broken only' mode, where only failing tests are run (disabled)
[v] - Print failures from the last test run
[p] - Pause tests
[o] - Toggle test output (disabled)也可在Dev UI上面执行：
具体的测试代码如下:
java:
package org.wangyun;
import io.quarkus.test.junit.QuarkusTest;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import java.util.UUID;
import static io.restassured.RestAssured.given;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.is;
@QuarkusTest
public class GreetingResourceTest {
@Test
public void testHelloEndpoint() {
given()
.when().get("/hello")
.then()
.statusCode(200)
.body(is("Hello from RESTEasy Reactive - Rxx Wang"));
}
@Test
public void testGreetingEndpoint() {
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
given()
.pathParam("name", uuid)
.when().get("/hello/greeting/{name}")
.then()
.statusCode(200)
.body(is("hello " + uuid));
}
}构建Quarkus应用
Quarkus 支持将应用程序编译为原生可执行文件，再将原生的可执行文件打包到一个容器中，天然地支持了Serverless和云原生应用。构建一个原生可执行文件需要使用GraalVM的发行版，在执行打包之前需要需设置GRAALVM_HOME环境变量，建议代码版本与Graalvm版本保持一致。编译后应用程序的原生可执行文件将包含应用程序代码、所需的库、Java API 和一个缩小版的虚拟机。较小的虚拟机基础提高了应用程序的启动时间和最小的磁盘占用。
可通过以下命令执行构建：
quarkus build --native
或
./mvnw install -Dnative构建产生了 target/getting-started-1.0.0-SNAPSHOT-runner 。可以用以下方式运行应用程序： ./target/getting-started-1.0.0-SNAPSHOT-runner。
另外在没有安装GraalVM的情况下创建一个Linux可执行文件，但需要依赖一个工作的容器运行环境如Docker或者podman. 为了避免对GraalVM的版本依赖，Quarkus提供了一个非常方便的方法，通过利用容器运行时（如Docker或podman）来创建一个原生Linux可执行文件。完成这项任务的最简单方法是执行：
quarkus build --native --no-tests -Dquarkus.native.container-build=true
或
./mvnw install -Dnative -DskipTests -Dquarkus.native.container-build=true部署Quarkus应用
Quarkus应用支持像一个标准Java应用程序一样部署，同时支持作为本地可执行文件部署。
应用程序创建原生(二进制)可执行文件之后，提供了一个具备快速启动时间和消耗更少内存的应用程序。针对现在容器化部署的场景，Quarkus提供了非常方便的镜像制作方式，提供了一个完整的Dockerfile, 只需要简单修改几处配置即可完成制作。动生成的项目在 src/main/docker 目录中提供了一个 Dockerfile.xxxxx，如Dockerfile.native-micro 内容如下：
FROM quay.io/quarkus/quarkus-micro-image:2.0
WORKDIR /work/
COPY target/*-runner /work/application
RUN chmod 775 /work
EXPOSE 8080
CMD ["./application", "-Dquarkus.http.host=0.0.0.0"]可以用以下方法构建docker镜像：
docker build -f src/main/docker/Dockerfile.native-micro -t quarkus-quickstart/getting-started .用以下方式运行：
docker run -i --rm -p 8080:8080 quarkus-quickstart/getting-started总结
Quarkus 作为一个全新的云原生和微服务框架，通过编译成本地运行的方式，对比传统的Java应用程序有着天然的运行性能优势，且占用较少的内存资源。同时又兼容常用的Java框架，降低了Java程序员的学习成本，让Java程序员可以快速上手开发应用。但是要看到目前业界采用并大规模部署的并不多，跟传统的Java程序兼容性还存在一定的问题，社区相对传统的Spring成熟度也有一些距离。对于一些新应用且对性能要求高的应用值得考虑。