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翻译 | Tomcat vs. Jetty vs. Undertow：比较 SpringBoot 中各个内嵌 servlet 容器

2019-03-243890
周启达
Java后台

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原文自国外Java社区javacodegeeks，作者为 Andy Beck，传送门

随着微服务的流行，我们在嵌入 servlet 容器应用程序中也看到了类似的现象。SpringBoot 是一款基于 java 的，应用程序服务式框架。它可以使用内嵌的 servlet 容器来运行独立的 jar 包或者作为 WAR 文件在容器中运行。

在这篇的例子中，我们将重点放在带有嵌入 servlet 容器的独立 jar 当中。框架支持三种不同种类的内嵌 servlet 容器：Tomcat（默认）、Jetty 和 undertow。我们将会比较这三者并且探讨在属性、配置、性能及内存使用中的区别。当中有很多优化性能和内存使用的方法，包括自定义自动配置以及组件扫描。

在这里我们使用 Erpingclipse Neon，Java 8，Maven 3.3.9，Spring 1.4.3，Tomcat 8.5.6，Jetty 9.3.14 和 Undertow 1.3.24。

1. 设置 SpringBoot 程序

我们在 Eclipse 中使用 maven来设置一个配置好适当依赖的新项目。在这个例子中，我们将使用 starter 父依赖但在生产环境中，我们可以根据情况去流程化、优化或者自定义配置。

1.1 配置 SpringBoot 依赖

tomcat 是 SpringBoot 项目中默认的内嵌 servlet 容器，Spring web 1.4.3 中使用的是 tomcat 8.5.6。

<parent>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
   <version>1.4.3.RELEASE</version>
</parent>

<dependencies>
   <!-- TOMCAT -->
   <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
   </dependency>
</dependencies>

1.2 配置 SpringBoot 主程序和控制器

在主类中加入 @SpringBootApplication 注解来配置 SpringBoot 程序。@SpringBootApplication 注解中包含 @SpringBootConfiguration，@EnableAutoConfiguration 和 @ComponentScan 这三个注解。

@SpringBootApplication
@ConfigurationProperties
public class Application {
public static void main(String[] args) {
   SpringApplication.run(Application.class, args);
}

你也可以去掉这个注解并只添加 @SpringBootConfiguration 来实现，或者使用另外一个类来做自定义配置。@ComponentScan 会扫描你的应用程序并且将用像 @Controller 注解配置的这样用于搭建 RESTful 服务的项添加进来。下面的控制器将从 HTTP GET 请求中返回一个简单的 “hello world” 字符串。

@Controller
public class SampleController {

@Autowired
private ResourceLoader resourceLoader;

@RequestMapping("/")
@ResponseBody
public String home() {
   return "Hello World!";
}

1.3 关键配置参数

所有的内嵌 servlet 容器的默认配置是相同的。一些需要考虑的重要属性是用于配置启动信息，譬如端口、应用名、TSL、访问日志、请求压缩等等。

例如，在配置 SSL 的时候将以下内容添加到 application.properties 的键值对中。

server.port=8443
server.ssl.key-store=classpath:keystore.jks
server.ssl.key-store-password=secret
server.ssl.key-password=another-secret

1.4 如何找到额外的配置属性

为了探索更多 SpringBoot 的属性，你能添加 Spring actuator 依赖 并且在主类中添加 @ConfigurationProperties 注解。然后通过访问 /configprops 去获得可用的属性配置列表。

@SpringBootApplication
@ConfigurationProperties
public class Application {
<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
http://localhost:8080/jcg/service/configprops

1.5 更改内嵌 servlet 容器的版本

内嵌 servlet 容器的版本是被定义在 pom 的父依赖当中。你能通过显式包含依赖项并且在 pom 中定义新版本来更改内嵌 servlet 容器的版本。在下面来展示怎么去做。

<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
   <version>1.3.7.RELEASE</version>
</dependency>

2. Tomcat

Tomcat 作为默认的内嵌 servlet 容器，在使用时不需要对默认的实现做任何额外的处理。你可以通过更改 pom.xml 或者 application.properties 配置来更改容器的版本。

2.1 更改 Tomcat 的版本

<properties>
    <tomcat.version>8.5.6</tomcat.version>
</properties>

<dependency>
   <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
   <artifactId>tomcat-embed-core</artifactId>
   <version>${tomcat.version}</version>
</dependency>
<dependency>
   <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
   <artifactId>tomcat-embed-el</artifactId>
   <version>${tomcat.version}</version>
</dependency>
<dependency>
   <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
   <artifactId>tomcat-embed-websocket</artifactId>
   <version>${tomcat.version}</version>
</dependency>

3. Jetty

要将容器更改为 Jetty，你需要在 pom 文件中移除掉 Tomcat 依赖项并添加 Jetty。

3.1 更换为 Jetty（9.3.14 版本）

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

4. Undertow

要将容器更改为 Undertow，你需要在 pom 文件中移除掉 Tomcat 依赖项并添加 Undertow。

4.1 更换为 Undertow（1.3.24 final 版本）

<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
   <exclusions>
      <exclusion>
         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
         <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
      </exclusion>
   </exclusions>
</dependency>
<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-undertow</artifactId>
</dependency>
<dependency>
   <groupId>io.undertow</groupId>
   <artifactId>undertow-core</artifactId>
   <version>1.3.24.Final</version>
</dependency>
<dependency>
   <groupId>io.undertow</groupId>
   <artifactId>undertow-servlet</artifactId>
   <version>1.3.24.Final</version>
</dependency>

5. 性能和负载

在下面，我们将分析这三个容器在 HTTP 请求的性能以及启动时的内存占用。我们使用 JMeter 通过模拟负载来测量性能，以及 JVisualVM 来查看内存占用。

5.1 性能测量

在下面，我们通过分析返回字符串的简单 RESTful GET 请求以及返回复杂 JSON 对象的 GET 请求来判断容器的性能。JMeter 是当中用来测量的工具。设置此次测试的关键是建立具有适当负载的线程组、动态更新 API 的输入的计数器以及显示汇总结果的报告。在字符串的示例中，我们使用一个包含1000个线程的线程组按顺序循环3次来执行，除此之外还使用10秒的 ramp up time。对于复杂对象的例子，我们使用相同的配置但不进行循环。

JMeter Tomcat 线程组

JMeter Tomcat 汇总报告

5.1.1 Tomcat

5.1.1.1 简单字符串

译者：解释下各个指标代表的意义。

  • Label：样本名称；
  • Samples：样本总数；
  • Average：每个请求平均响应时间，单位毫秒；
  • Min：最小响应时间；
  • Max：最大响应时间；
  • STD.DEV.：偏离量,越小表示越稳定；
  • ERROR%：错误事务率；
  • Throughput：吞吐量，每秒完成的请求数；
  • Received KB/SEC：每秒从服务器端接收到的数据量；
  • Sent KB/SEC：每秒发送的数据量；
  • AVG. Bytes：平均数据流量；
Label # Samples Average Min Max Std. Dev. Error % Throughput Received KB/sec Sent KB/sec Avg. Bytes
Startup 3000 7 1 549 35.78374361 0 293.8583603 55.95935572 55.67238466 195
Others 3000 1 0 45 1.359661682 0 287.8802418 54.82094449 54.53981144 195
Others 3000 1 0 24 1.155032275 0 292.1129503 55.62697785 55.3417113 195
5.1.1.2 动态数据的复杂对象
Label # Samples Average Min Max Std. Dev. Error % Throughput Received KB/sec Sent KB/sec Avg. Bytes
Startup 1000 114 3 1601 322.8671905 0 97.68486861 202.3335999 19.93763432 2121
Others 1000 3 2 17 1.328216473 0 97.88566954 202.7495167 19.9786181 2121
Others 1000 2 1 16 1.110529603 0 98.52216749 204.0678879 20.10852833 2121
Others 1000 2 1 21 1.344498419 0 98.53187506 204.0879951 20.11050966 2121

5.1.2 Jetty

5.1.2.1 简单字符串
Label # Samples Average Min Max Std. Dev. Error % Throughput Received KB/sec Sent KB/sec Avg. Bytes
Startup 3000 7 0 561 40.13705065 0 291.5168594 56.0828333 55.22878 197
Others 3000 1 0 21 1.058925031 0 293.5995302 56.48350338 55.6233485 197
Others 3000 1 0 21 0.926034317 0 294.3485086 56.62759395 55.7652448 197
5.1.2.2 动态数据的复杂对象
Label # Samples Average Min Max Std. Dev. Error % Throughput Received KB/sec Sent KB/sec Avg. Bytes
Startup 1000 110 3 1397 278.7961107 0 98.13542689 203.3626717 19.93375859 2122
Others 1000 3 2 20 1.500210319 0 98.48335631 204.0836739 20.00443175 2122
Others 1000 3 2 45 2.729377218 0 98.29942003 203.7025091 19.96706969 2122

5.1.3 Undertow

5.1.3.1 简单字符串
Label # Samples Average Min Max Std. Dev. Error % Throughput Received KB/sec Sent KB/sec Avg. Bytes
Startup 3000 6 0 451 31.6188702 0 295.6830278 63.81440346 56.01807363 221
Others 3000 1 0 22 1.255447862 0 292.7400468 63.17924839 55.46051669 221
Others 3000 1 0 18 1.559477975 0 294.3773918 63.53262069 55.77071681 221
5.1.3.2 动态数据的复杂对象
Label # Samples Average Min Max Std. Dev. Error % Throughput Received KB/sec Sent KB/sec Avg. Bytes
Startup 1000 70 3 1114 197.1333241 0 97.059109 203.3969361 19.62044201 2145.893
Startup 1000 42 3 852 132.6443576 0 98.02960494 205.6324135 20.00799554 2148
Others 1000 3 2 19 1.293570253 0 98.55129595 206.6305004 20.01823199 2147
Others 1000 2 2 27 1.659250132 0 98.74592673 207.0385788 20.05776637 2147
Others 1000 2 1 17 1.260904041 0 98.28975821 206.0821395 19.96510714 2147

5.2 内存测量

为了测量每个容器的内存，我们查看了启动时的内存使用情况。JVisualVM 是 Java 开发工具包中提供的一个工具，用于可视化 Java 应用程序的内存和内存占用使用情况。我们使用这个工具来显示三个容器初始启动冲击。堆大小和线程数是分析这个初始内存占用的关键。这三个容器都有的十个线程包括：JMX 服务器连接超时、RMI 调度器、RMI TCP 连接（2）、RMI TCP Accept、attach 监听器、DestroyJavaVM、信号分配器、Finalizer 以及 Reference Handler。

JVisualVM 报告

5.2.2 Tomcat

Heap Size: 697,827,328 B Used: 124,260,976 B Max: 2,147,483,648 B

Threads: 17 Live, 22 Started

5.2.3 Jetty

Heap Size: 628,621,312 B Used: 311,476,776 B Max: 2,147,483,648 B

Threads: 19 Live, 22 Started

5.2.4 Undertow

Heap Size: 630,718,464 B Used: 114,599,536 B Max: 2,147,483,648 B

Threads: 17 Live, 20 Started

6. 比较

6.1 性能

虽然在本例的参数测试中，所有三个容器都具有相似的性能，但是 Undertow 所表现得最好，Tomcat 和 Jetty 紧随其后。Jetty 在启动时占用内存最大，为311MB，Tomcat 和 Undertow 的初始占用内存很相似，大约为120MB，而 Undertow 最低为114MB。在响应头中关键的点在于，默认情况下，Undertow 是保持 HTTP 持久连接的。此头部将被用于支持持久连接的客户端，通过重用连接来优化性能。

6.1.1 Tomcat 响应头

Content-Type →application/json;charset=UTF-8
Date →Mon, 09 Jan 2017 02:23:26 GMT
Transfer-Encoding →chunked
X-Application-Context →JcgSpringBootContainers:# Application index.

Jetty 响应头

Content-Type →application/json;charset=UTF-8
Date →Mon, 09 Jan 2017 02:29:21 GMT
Transfer-Encoding →chunked
X-Application-Context →JcgSpringBootContainers:# Application index.

Undertow 响应头

Connection →keep-alive
Content-Type →application/json;charset=UTF-8
Date →Mon, 09 Jan 2017 02:20:25 GMT
Transfer-Encoding →chunked
X-Application-Context →JcgSpringBootContainers:# Application index.

7. 结论

数字表明，Undertow 在性能和内存的使用方面是表现最好的。令人兴奋的是，它采用了最新的特性并且默认使用持久连接。基于本例子的负载，这些数字其实并没有显示出性能上的显著差异，但是我可以想象它们会作为一个标杆，并且如果性能是作为最重要的一点，那么 Undertow 会是你的应用程序的首要选择。还有一种合理的想法是，团队可能会因为熟悉某个容器的功能而选择使用它。并且很多时候，由于应用程序上的需要，包括性能、内存使用和功能性等等，需要更改容器的默认配置。

译者总结

最近无意中看到在 SpringBoot 的配置中，有一个名为 undertow 的配置，之前并没有听过关于这个容器相关的信息，于是在网上找了些资料，目前看到这篇对 SpringBoot 中支持的各个容器的性能对比，也借此了解了下 undertow，希望也能给到读者一点帮助。

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