[検証]SpringBoot vs Micronaut 起動速度の比較 #Java

Java Advent Calendar 2019 24日目の記事です。

クリスマス前にも関わらず暇なので
JVM言語ベースのフレームワークであるSpringBootとMicronautの単純起動速度を比較してみた

Springは知る人ぞ知るフレームワークなので紹介は省きます

Mirconautとは

OCI社が開発したマイクロサービス向けフレームワーク
JVMベース
2018年10月に1.0GAリリース

公式サイト
https://micronaut.io/

特徴

プログラム言語にJava/Groovy/Kotlinが使える
Compile Time DI&AOPを採用している
GraalVM、NativeImageも使える
CLIが提供されている
起動が早い
メモリフットプリントが小さい

検証

環境

MacBook Pro
SpringBoot v2.2.2.RELEASE
Micronaut 1.2.7

実行環境

AdoptOpenJDK 11.0.4
AdoptOpenJDK 8.0.232
GraalVM 19.2.1
- JIT
- AOT(NativeImage)

方法

シンプルなREST APIを１つ実装する
jarにパッケージして起動する（java -jar xxx.jar）
各実行環境で10回起動して、その平均値を取る
SpringBootはTomcatとJettyの両方で起動速度を計測する

実装

SpringBoot

@RestController
public class HelloController {

    @RequestMapping(value="/hello", method=RequestMethod.GET)
    public String hello() {
        return "Hello Spring";
    }
}

Tomcat起動

  .   ____          _            __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
 \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::        (v2.2.2.RELEASE)

2019-12-23 14:29:46.247  INFO 73041 --- [           main] com.example.sphelloapp.DemoApplication   : Starting DemoApplication
2019-12-23 14:29:46.250  INFO 73041 --- [           main] com.example.sphelloapp.DemoApplication   : No active profile set, falling back to default profiles: default
2019-12-23 14:29:46.925  INFO 73041 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat initialized with port(s): 8080 (http)
2019-12-23 14:29:46.935  INFO 73041 --- [           main] o.apache.catalina.core.StandardService   : Starting service [Tomcat]
2019-12-23 14:29:46.935  INFO 73041 --- [           main] org.apache.catalina.core.StandardEngine  : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/9.0.29]
2019-12-23 14:29:46.984  INFO 73041 --- [           main] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/]       : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2019-12-23 14:29:46.984  INFO 73041 --- [           main] o.s.web.context.ContextLoader            : Root WebApplicationContext: initialization completed in 695 ms
2019-12-23 14:29:47.105  INFO 73041 --- [           main] o.s.s.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor  : Initializing ExecutorService 'applicationTaskExecutor'
2019-12-23 14:29:47.214  INFO 73041 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''
2019-12-23 14:29:47.216  INFO 73041 --- [           main] com.example.sphelloapp.DemoApplication   : Started DemoApplication in 1.233 seconds (JVM running for 1.556)

Jetty起動

  .   ____          _            __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
 \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::        (v2.2.2.RELEASE)

2019-12-23 14:22:39.036  INFO 72942 --- [           main] c.e.sphelloappjetty.DemoApplication      : Starting DemoApplication
2019-12-23 14:22:39.038  INFO 72942 --- [           main] c.e.sphelloappjetty.DemoApplication      : No active profile set, falling back to default profiles: default
2019-12-23 14:22:39.651  INFO 72942 --- [           main] org.eclipse.jetty.util.log               : Logging initialized @1229ms to org.eclipse.jetty.util.log.Slf4jLog
2019-12-23 14:22:39.713  INFO 72942 --- [           main] o.s.b.w.e.j.JettyServletWebServerFactory : Server initialized with port: 8080
2019-12-23 14:22:39.716  INFO 72942 --- [           main] org.eclipse.jetty.server.Server          : jetty-9.4.24.v20191120; built: 2019-11-20T21:37:49.771Z; git: 363d5f2df3a8a28de40604320230664b9c793c16; jvm 1.8.0_232-20191009173705.graal.jdk8u-src-tar-gz-b07
2019-12-23 14:22:39.738  INFO 72942 --- [           main] o.e.j.s.h.ContextHandler.application     : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2019-12-23 14:22:39.739  INFO 72942 --- [           main] o.s.web.context.ContextLoader            : Root WebApplicationContext: initialization completed in 664 ms
2019-12-23 14:22:39.815  INFO 72942 --- [           main] org.eclipse.jetty.server.session         : DefaultSessionIdManager workerName=node0
2019-12-23 14:22:39.815  INFO 72942 --- [           main] org.eclipse.jetty.server.session         : No SessionScavenger set, using defaults
2019-12-23 14:22:39.816  INFO 72942 --- [           main] org.eclipse.jetty.server.session         : node0 Scavenging every 660000ms
2019-12-23 14:22:39.821  INFO 72942 --- [           main] o.e.jetty.server.handler.ContextHandler  : Started o.s.b.w.e.j.JettyEmbeddedWebAppContext@45f45fa1{application,/,[file:///private/var/folders/xk/q20_p4gd2xz1sfmtmngwjg380000gp/T/jetty-docbase.146795275059491819.8080/],AVAILABLE}
2019-12-23 14:22:39.822  INFO 72942 --- [           main] org.eclipse.jetty.server.Server          : Started @1400ms
2019-12-23 14:22:39.922  INFO 72942 --- [           main] o.s.s.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor  : Initializing ExecutorService 'applicationTaskExecutor'
2019-12-23 14:22:40.036  INFO 72942 --- [           main] o.e.j.s.h.ContextHandler.application     : Initializing Spring DispatcherServlet 'dispatcherServlet'
2019-12-23 14:22:40.036  INFO 72942 --- [           main] o.s.web.servlet.DispatcherServlet        : Initializing Servlet 'dispatcherServlet'
2019-12-23 14:22:40.040  INFO 72942 --- [           main] o.s.web.servlet.DispatcherServlet        : Completed initialization in 4 ms
2019-12-23 14:22:40.060  INFO 72942 --- [           main] o.e.jetty.server.AbstractConnector       : Started ServerConnector@37574691{HTTP/1.1,[http/1.1]}{0.0.0.0:8080}
2019-12-23 14:22:40.062  INFO 72942 --- [           main] o.s.b.web.embedded.jetty.JettyWebServer  : Jetty started on port(s) 8080 (http/1.1) with context path '/'
2019-12-23 14:22:40.064  INFO 72942 --- [           main] c.e.sphelloappjetty.DemoApplication      : Started DemoApplication in 1.299 seconds (JVM running for 1.643)

(参考)
jetty起動にする場合の設定(gradle)

build.gradle

dependencies {
    compile('org.springframework.boot:spring-boot-starter-web') {
        exclude module: 'spring-boot-starter-tomcat'
    }
    compile('org.springframework.boot:spring-boot-starter-jetty')
}

NativeImage起動

Springはまだ正式にはNativeImageに対応していない(2020年2Qに対応予定）
実験版がgithubにあるので、これで検証する(TomcatのみでJettyはない)
https://github.com/spring-projects-experimental/spring-graal-native

手順
1. GitHubのspring-graal-nativeをclone
2. ./build-feature.shを実行
3. spring-graal-native-samples/springmvc-tomcatに移動
4. ./compile.shを実行 (1〜2分)

5. targetフォルダに移動し、springmvc-tomcatが生成されていることを確認
6. ./springmvc-tomcatで実行

これでspring側の準備は完了

Micronaut

HelloController.java

@Controller
public class HelloController{

    @Get(value="/hello", produces = MediaType.TEXT_PLAIN)
    public String index(){
        return "Hello Micronaut";
    }
}

起動

14:37:49.383 [main] INFO  io.micronaut.runtime.Micronaut - Startup completed in 985ms. Server Running: http://localhost:8080

NativeImage起動

Micronautは標準でNativeImageに対応しているが、NativeImage専用のプロジェクトを作ると楽できる
※前提としてMicronautCLIがインストールされていること
　Micronautインストール手順はここを参照
手順
1. $mn create-app hello-graal --features graal-native-image
2. HelloController.javaを実装
3. ./gradlew buildを実行
4. $native-image --no-server -cp build/libs/hello-graal-0.1-all.jarを実行　（1〜2分）
5. ./hello-graalを実行

これでMicronaut側の準備は完了

結果

考察

JDK(11, 8, GraalVM JIT)では差はほぼない。
フレームワーク同士では約300msの差はあるが、これを大きいと捉えるか小さいと捉えるかは個人の考えやケースによる。筆者の場合は特に気にならない差である。
GraalVM AOT(NativeImage)は圧倒的に早い。
JVM上で動作させることの利点を捨ててまでNativeImageにする恩恵があるかと言われれば疑問も残る。　(JVMも1秒前後で起動するからいいんじゃないか）
ただし、今回は超シンプルなアプリだった結果であるため、たくさんクラスロードがあるようなアプリだと起動時間においてはAOTの恩恵をさらに感じるかもしれない。

最後に

今回は単純なアプリでの検証のため、実際の複雑なアプリでは異なる結果になるかもしれないので、あくまで参考として見ていただけると幸いです。
機会があればhelidonとかQuarkusといったフレームワークも検証してみます。