在近期的一個專案中，由於工作需求，我開始接觸Quarkus這個Java框架。這個框架雖然相對冷門，但它的先進特性讓我產生了一點興趣。為了更好地掌握Quarkus，我想說初步研究它的各個方面理論，並整理了一系列筆記，期望能夠通過這些分享來幫助更多開發者理解和應用這個框架。

Quarkus：為何而生？

Quarkus由Red Hat主導開發，是一個專為雲原生應用設計的Java框架。目的在解決Java在現代雲環境中的一些瓶頸，特別是在微服務和容器化部分。Quarkus的設計目標包括：

1.極低的記憶體佔用 : Quarkus優化了內存使用，能夠在資源受限的環境下做高效運行，這對於大規模微服務部署至關重要。

2.快速啟動時間: 相較於傳統Java框架，Quarkus的啟動速度非常快，這使得它非常適合在Serverless架構中使用。

3.容器優先的設計理念 : Quarkus從一開始就考慮了容器化應用的需求，其生態系統內置了對Docker和Kubernetes的良好支持。

傳統的Java技術雖然功能強大，但在應對雲原生環境時，往往因為啟動時間長和內存佔用高而顯得力不從心。隨著容器技術和Kubernetes的廣泛應用，這些缺點成為了開發者面臨的主要挑戰。Quarkus的出現正是為了解決這些痛點，讓Java開發者能夠在不放棄既有優勢的情況下，創建適應現代雲原生世界的應用。

Quarkus：核心重點

• Kubernetes原生：Quarkus基本上是為Kubernetes量身打造的，所以在此部署過程極為簡化。開發者不再需要手動創建複雜的YAML文件，因為Quarkus能自動生成所需的Kubernetes資源。此外，Quarkus還提供了與OpenShift等平台的深度整合，進一步提升了其在容器化環境中的應用價值。

• 開發者友善：Quarkus不僅在生產環境中表現出色，還為開發者提供了極佳的開發體驗。例如，Quarkus支持熱重載功能，允許開發者在不重新啟動應用的情況下查看代碼變更效果，顯著縮短了開發周期。再者，Quarkus還內置了豐富的擴展和工具，幫助開發者更輕鬆地進行開發。

• 命令式和響應式編程並存：在Quarkus中，命令式編程與響應式編程共存，這使得開發者能夠根據業務需求選擇最適合的編程模型。對於需要處理大規模並發請求的應用，響應式編程提供了高效的非阻塞解決方案；而對於傳統業務邏輯，命令式編程則更加直觀和易於維護。

• 為GraalVM和HotSpot量身定制：Quarkus充分利用了GraalVM的優勢，特別是其本地映像（Native Image）生成功能，這使得應用的啟動時間和內存使用都得到了極大優化。此外，Quarkus同樣支持傳統的HotSpot JVM，這意味著開發者可以根據具體情況選擇最合適的運行環境。

Quarkus：選擇優勢

1. 有感的超快啟動時間：啟動速度可以達到毫秒級，這使得它非常適合用於Serverless架構和容器化環境，在需要快速擴展或縮減資源的場景中表現尤為突出。

2. 極低內存佔用：優化了應用的內存使用，使其在雲環境中的運營成本顯著降低。這對於那些需要同時運行大量服務的公司來說，無疑是一個巨大的優勢。

3. 雲原生設計：從一開始就針對雲原生環境進行了優化，特別是在容器化和Kubernetes部署方面。它能夠與現代化的雲基礎設施無縫整合，提供穩定且高效的運行環境。

4. 開發效率提升：Quarkus內置了如熱重載等功能，這使得開發者能夠更快地迭代應用代碼，提升開發效率。此外，Quarkus還支持多種常見的開發工具和IDE，進一步提高了開發體驗。

5. 適應性強：無論是針對傳統單體應用，還是現代微服務架構，Quarkus都能很好地適應。它的模組化設計使得開發者可以根據需求選擇所需的功能，而不必承擔額外的負擔。

6. 開源 : 遵循Apache License 2.0協議，是一個完全開源的項目。其社區活躍，並且持續快速發展，提供了大量的擴展和工具支持，這使得開發者能夠在社區的幫助下迅速解決問題。

Quarkus vs Spring Boot

與 Java 生態系統中的主流框架 Spring Boot 進行比較。兩者都致力於簡化 Java 應用程序的開發，但在設計理念和性能特點上有著顯著差異。整理如下

• 啟動時間和內存佔用

  • Quarkus：啟動時間極快，能夠在毫秒級內完成，並且內存佔用極低，非常適合在資源有限的環境中運行。特別是在需要頻繁啟動和停止服務的Serverless環境中，Quarkus的優勢尤為明顯。
  • Spring Boot：相對來說，Spring Boot的啟動時間較長，通常在秒級，且內存佔用也相對較高。這使得Spring Boot更適合用於長時間運行的大型企業應用，但在資源受限的雲環境中則可能表現不如Quarkus。

• 容器和雲原生支持

  • Quarkus：Quarkus自設計之初就針對容器和Kubernetes環境進行了優化，提供了原生的支持。無論是Docker映像的構建，還是Kubernetes資源的自動生成，Quarkus都能極大地簡化開發和部署過程。
  • Spring Boot：Spring Boot主要通過Spring Cloud來提供雲原生功能，這意味著需要進行額外配置才能實現與雲環境的良好整合。雖然它的生態系統豐富，但對於初學者來說，配置過程可能較為複雜。

• 性能優化

  • Quarkus：Quarkus在構建階段進行了大量的性能優化，特別是支持GraalVM的原生編譯功能，能夠生成高效的本地映像，大幅度提升了應用的啟動速度和運行性能。
  • Spring Boot：Spring Boot則更依賴於運行時的動態加載機制，這使得它在傳統JVM環境下表現良好，但在面對高並發或極端資源限制的場景時，可能不如Quarkus高效。

• 適用場景

  • Quarkus：Quarkus的設計目標是解決Java應用在現代雲環境中的瓶頸，特別適合微服務、Serverless和容器化應用。
  • Spring Boot：Spring Boot是一個通用的Java框架，適用於從小型到大型企業級應用的廣泛場景。其成熟的生態系統和豐富的擴展庫，讓它在多種業務需求中都能輕鬆應對。

• 社區和生態系統

  • Quarkus：新興但快速成長的社區
  • Spring Boot：成熟、龐大的社區和生態系統

最後稍微簡易比較一下Metric，讓數據說話，這裡引用Baeldung的Spring Boot vs Quarkus比較實驗結果如下

• Native模式在啟動時間和內存使用上有顯著優勢(Starup time)。
• Quarkus在內存管理和資源使用效率方面表現出色(CPU,Used heap )。
• 不過Spring Boot在處理請求的性能上略勝一籌(Request)。

對於需要快速啟動和低記憶體消耗的微服務，Quarkus可能更合適。而對於需要高吞吐量的應用，Spring Boot可能是更好的選擇。Native模式雖然在某些方面表現優秀，但構建時間長且產物大小大，需要權衡使用。

Spring Boot 與 Quarkus 在性能指標上各有千秋，但Quarkus 在多個關鍵領域展現出其獨特優勢：

啟動時間：Quarkus Native 模式（0.142秒）較傳統 JVM 應用快速數十倍，為微服務和 Serverless 環境提供了顯著優勢。
記憶體效率：Quarkus 在 JVM 和 Native 模式下都表現出色，特別是 Native 模式下的堆記憶體使用量最低（60.41 MB），為資源受限環境帶來巨大效益。
資源利用：Quarkus JVM 模式平均 CPU 使用率最低（73%），體現出優異的資源管理能力。
靈活性：Quarkus 在 JVM 和 Native 模式間提供了靈活選擇，適應不同的部署需求。

基於這些優勢，選擇 Quarkus 不僅能幫助我們應對現代應用架構中的挑戰，更能在這個快速變化的技術時代中保持競爭力。無論是對微服務、Serverless，還是對容器化技術的探索，Quarkus 都提供了強大的支持。讓我們攜手踏上這段Quarkus 學習之旅，共同探索 Java 技術。在這條路上，每一步都是對效能的精進，每一次實踐都是對現代應用架構的重新定義。