青年IT男

个人从事金融行业,就职过易极付、思建科技、某网约车平台等重庆一流技术团队,目前就职于某银行负责统一支付系统建设。自身对金融行业有强烈的爱好。同时也实践大数据、数据存储、自动化集成和部署、分布式微服务、响应式编程、人工智能等领域。同时也热衷于技术分享创立公众号和博客站点对知识体系进行分享。微信公众号:青年IT男。

Spring WebClient与RestTemplate性能对比——响应式Spring的道法

Spring WebClient与RestTemplate性能对比——响应式Spring的道法

1.4.2 调用带有延迟的服务负载分析

由于微服务架构的盛行,大型系统内服务间基于HTTP API进行调用的会相当频繁。Netflix的系统有500+的微服务,感受一下~

我们的测试如下图所示,服务A调用服务B的API,从服务A发出请求到接收到响应,期间可能存在延迟,比如网络不稳定、服务B不稳定,或因为所请求的API本身执行时间略长等等。对于作为HTTP客户端的服务A来说,是否能够异步地处理对服务B的请求与响应,也会带来明显的性能差异。我们通过简单的场景模拟一下:

(7)Spring WebClient与RestTemplate性能对比——响应式Spring的道法

通过上一个测试,我们已经确定WebFlux-with-latency的API /hello/{latency}能够在高并发下,仍然以稳定的latency~latency+5ms的延迟做出响应,因此用来作为被调用的服务B,模拟带有延迟的服务。这样如果测试结果出现明显的差异,那么可以排除服务B的原因。

本次测试我们创建两个服务A的项目:restTemplate-as-caller和webClient-as-caller。它们也都提供URL为/hello/{latency}的API,在API的实现上都是通过Http请求服务A的/hello/{latency},返回的数据作为自己的响应。区别在于:restTemplate-as-caller使用RestTemplate作为Http客户端,webClient-as-caller使用WebClient作为Http客户端。

1)restTemplate-as-caller

使用Spring Initializr创建一个依赖“Web”的项目(也就是WebMVC项目),POM依赖:

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

端口号设置为8093,然后开发/hello/{latency}:

HelloController.java:

@RestController
public class HelloController {
    private final String TARGET_HOST = "http://localhost:8092";
    private RestTemplate restTemplate;

    public HelloController() {  // 1
        PoolingHttpClientConnectionManager connectionManager = new PoolingHttpClientConnectionManager();
        connectionManager.setDefaultMaxPerRoute(1000);
        connectionManager.setMaxTotal(1000);
        this.restTemplate = new RestTemplate(new HttpComponentsClientHttpRequestFactory(
                HttpClientBuilder.create().setConnectionManager(connectionManager).build()
        ));

    }

    @GetMapping("/hello/{latency}")
    public String hello(@PathVariable int latency) {
        return restTemplate.getForObject(TARGET_HOST + "/hello/" + latency, String.class);
    }
}

由于测试过程中,RestTemplate会发出大量请求,我们在Controller的构造方法中创建一个基于Http连接池构造的RestTemplate,否则可能会把系统能给的端口用尽而出错;
使用RestTemplate请求服务B,并将响应返回。
启动服务WebFlux-with-latency和restTemplate-as-caller。

这个测试我们并不需要分析1000~10000的不同用户量场景下的响应时长的变化趋势,只是验证RestTemplate的阻塞性,所以直接测试一下6000用户,测试结果如下:

(7)Spring WebClient与RestTemplate性能对比——响应式Spring的道法

吞吐量为1651req/sec,95%响应时长为1622ms。

与1.4.1中mvc-with-latency的6000用户的结果类似,可见RestTemplate确实是会阻塞的。好吧,其实写个小@Test就能测出来是不是阻塞的,不过我的用意不仅限于此,下边我们进行一个响应式改造。首先请回忆前边介绍的两个内容:

不知道你是否还记得在1.3.3.1的最后提过,用Spring WebMVC + Reactor(spring-boot-starter-web+reactor-core)也可以像WebFlux一样实现基于注解的响应式编程;
在1.3.2.5介绍过如何利用elastic的调度器将阻塞的调用转化为异步非阻塞的。
基于此,我们来改一下代码。首先在pom.xml中增加reactor-core:

    <dependency>
        <groupId>io.projectreactor</groupId>
        <artifactId>reactor-core</artifactId>
        <version>3.1.4.RELEASE</version>
    </dependency>

然后RestTemplate的调用转为异步:

@GetMapping("/hello/{latency}")
public Mono<String> hello(@PathVariable int latency) {
    return Mono.fromCallable(() -> restTemplate.getForObject(TARGET_HOST + "/hello/" + latency, String.class))
            .subscribeOn(Schedulers.elastic());
}

再次测试,发现结果有了明显改善:

(7)Spring WebClient与RestTemplate性能对比——响应式Spring的道法

吞吐量为2169 req/sec,95%响应时长为121ms。

但是,使用Schedulers.elastic()其实就相当于将每一次阻塞的RestTemplate调用调度到不同的线程里去执行,效果如下:

(7)Spring WebClient与RestTemplate性能对比——响应式Spring的道法

因为不仅有处理请求的200个线程,还有Schedulers.elastic()给分配的工作线程,所以总的线程数量飙到了1000多个!不过在生产环境中,我们通常不会直接使用弹性线程池,而是使用线程数量可控的线程池,RestTemplate用完所有的线程后,更多的请求依然会造成排队的情况。

这一点使用Schedulers.newParallel()的调度器一测便知。

@RestController
public class HelloController {
    private final String TARGET_HOST = "http://localhost:8092";
    private RestTemplate restTemplate;
    private Scheduler fixedPool;

    public HelloController() {
        PoolingHttpClientConnectionManager connectionManager = new PoolingHttpClientConnectionManager();
        connectionManager.setDefaultMaxPerRoute(1000);
        connectionManager.setMaxTotal(1000);
        this.restTemplate = new RestTemplate(new HttpComponentsClientHttpRequestFactory(
                HttpClientBuilder.create().setConnectionManager(connectionManager).build()
        ));
        fixedPool = Schedulers.newParallel("poolWithMaxSize", 400); // 1
    }

    @GetMapping("/hello/{latency}")
//    public String hello(@PathVariable int latency) {
//        return restTemplate.getForObject(TARGET_HOST + "/hello/" + latency, String.class);
//    }
    public Mono<String> hello(@PathVariable int latency) {
        return Mono.fromCallable(() -> restTemplate.getForObject(TARGET_HOST + "/hello/" + latency, String.class))
                .subscribeOn(fixedPool);    // 2
    }
}

创建一个有最大400个线程的线程池poolWithMaxSize;
调度到这个线程池上。
测试时查看线程数:

(7)Spring WebClient与RestTemplate性能对比——响应式Spring的道法

可见,最多有400个名为poolWithMaxSize的线程,RestTemplate就工作在这些线程上,相比请求处理线程多了一倍。看一下最终的测试结果:

(7)Spring WebClient与RestTemplate性能对比——响应式Spring的道法

吞吐量2169req/sec,与弹性线程池的那次相同;95%响应时长为236ms,虽然达不到弹性线程池的效果,但是比完全同步阻塞的方式(RestTemplate在请求处理线程中执行)要好多了。

我们再看看非阻塞的WebClient表现如何吧。

2)webClient-as-caller

webClient-as-caller基于WebFlux的依赖,端口号8094,不多说,直接看Controller:

@RestController
public class HelloController {
    private final String TARGET_HOST = "http://localhost:8092";
    private WebClient webClient;

    public HelloController() {
        this.webClient = WebClient.builder().baseUrl(TARGET_HOST).build();
    }

    @GetMapping("/hello/{latency}")
    public Mono<String> hello(@PathVariable int latency) {
        return webClient
                .get().uri("/hello/" + latency)
                .exchange()
                .flatMap(clientResponse -> clientResponse.bodyToMono(String.class));
    }

跑一下6000用户的测试:

(7)Spring WebClient与RestTemplate性能对比——响应式Spring的道法

吞吐量2195 req/sec,95%响应时长109ms。

关键的是,WebClient不需要大量并发的线程就可以漂亮地搞定这件事儿了:

(7)Spring WebClient与RestTemplate性能对比——响应式Spring的道法

3)总结

WebClient同样能够以少量而固定的线程数处理高并发的Http请求,在基于Http的服务间通信方面,可以取代RestTemplate以及AsyncRestTemplate。

异步非阻塞的Http客户端,请认准——WebClient~

下一节,介绍一下微服务先行者、全球最大的视频服务平台Netflix使用异步的Http客户端来改造其微服务网关的案例。

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