Quarkus — сверхзвуковая субатомная Java. Краткий обзор фреймворка

Введение

Седьмого марта компания RedHat (вскоре — IBM) представила новый фреймворк — Quarkus. По словам разработчиков, этот фреймворк базируется на GraalVM и OpenJDK HotSpot и предназначен для Kubernetes. Стек Quarkus включает в себя: JPA/Hibernate, JAX-RS/RESTEasy, Eclipse Vert.x, Netty, Apache Camel, Kafka, Prometheus и другие.

Цель создания — сделать Java лидирующей платформой для развертывания в Kubernetes и разработки serverless приложений, предоставляя разработчикам унифицированный подход к разработке как в реактивном, так и в императивном стиле.

Если смотреть на эту классификацию фреймворков, то Quarkus где-то между "Aggregators/Code Generators" и "High-level fullstack frameworks". Это уже больше, чем агрегатор, но и до full-stack не дотягивает, т.к. заточен на разработку backend.

Обещана очень высокая скорость запуска приложения и небольшой расход памяти. Вот данные с сайта разработчика:

Время от старта до первого ответа (с):

Конфигурация	REST	REST+JPA
Quarkus+GraalVM	0.014	0.055
Quarkus+OpenJDK	0.75	2.5
Traditional Cloud Native Stack*	4.3	9.5

Потребление памяти (Mb):

Конфигурация	REST	REST+JPA
Quarkus+GraalVM	13	35
Quarkus+OpenJDK	74	130
Traditional Cloud Native Stack*	140	218

Впечатляюще, не так ли?

*Информации об этом стеке технологий я не нашел, можно предположить, что это какой-нибудь Spring Boot с дополнительным обвесом.

Hello World!

Самое простое приложение, написанное на Quarkus, будет выглядеть так:

@Path("/hello")
public class GreetingResource {

   @GET
   @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
   public String hello() {
       return "hello";
   }
}

Это буквально один класс и его достаточно! Можно запустить приложение при помощи Maven в режиме разработки:

mvn compile quarkus:dev
…
$ curl http://localhost:8080/hello
hello

Отличие от привычного приложения — нет класса Application! Quarkus поддерживает hot reload, так что можно менять приложение, не перезапуская его, тем самым разработка становится ещё быстрее.

Что дальше? Можно добавить сервис в контроллер при помощи аннотации Inject. Код сервиса:

@ApplicationScoped
public class GreetingService {

   public String greeting(String name) {
       return "Hello " + name + "!";
   }
}

Контроллер:

@Path("/hello")
public class GreetingResource {

   @Inject
   GreetingService service;

   @GET
   @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
   @Path("/{name}")
   public String greeting(@PathParam("name") String name) {
       return service.greeting(name);
   }
}

$ curl http://localhost:8080/hello/developer
Hello developer!

Заметьте, что в Quarkus используются стандартные аннотации из знакомых фреймворков — CDI и JAX-RS. Ничего нового учить не надо, если вы работали с CDI и JAX-RS до этого, конечно.

Работа с базой данных

Используется Hibernate и стандартные JPA аннотации для сущностей. Как и в случае с REST контроллерами, необходимо написать минимум кода. Достаточно указать зависимости в файле сборки, расставить аннотации @Entity и сконфигурировать datasource в application.properties.

Все. Никаких sessionFactory, persistence.xml и прочих сервисных файлов. Пишем только тот код, который нужен. Однако, при необходимости, можно создать файл persistence.xml и более тонко сконфигурировать ORM слой.

Quarkus поддерживает кэширование сущностей, коллекций для отношений один-ко-многим, а также запросов. На первый взгляд, выглядит здорово, но это локальное кэширование, для одного узла Kubernetes. Т.е. кэши разных узлов не синхронизированы между собой. Я надеюсь, это временно.

Асинхронное выполнение кода

Как было сказано выше, Quarkus поддерживает и реактивный стиль программирования. Код предыдущего приложения можно записать в другом виде.

@Path("/hello")
public class GreetingResource {

   @GET
   @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
   @Path("/{name}")
   public CompletionStage<String> greeting(@PathParam("name") String name) {
       return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
           return "Hello " + name + "!";
       });
   }
}

Асинхронный код также можно перенести в сервис, результать будет таким же.

Тестирование

Тесты для Quarkus-приложений можно писать на JUnit4 или JUnit5. Ниже дан пример теста для endpoint, он написан при помощи RestAssured, но можно использовать и другой фреймворк:

@QuarkusTest
public class GreetingResourceTest {

   @Test
   public void testGreetingEndpoint() {
       String uuid = UUID.randomUUID().toString();
       given()
         .pathParam("name", uuid)
         .when().get("/hello/{name}")
         .then()
           .statusCode(200)
           .body(is("Hello " + uuid + "!"));
   }
}

Аннотация @QuarkusTest предписывает запустить приложение перед тем, как запускать тесты. В остальном — знакомый всем разработчикам код.

Платформо-зависимое приложение

Поскольку Quarkus тесно интегрирован с GraalVM, то, конечно же, можно генерировать платформо-зависимый код. Для этого нужно установить GraalVM и указать переменную среды GRAALVM_HOME. Дальше прописать профиль для сборки и указать его при сборке приложения:

mvn package -Pnative

Что интересно, сгенерированное приложение можно протестировать. И это важно, поскольку исполнение “родного” кода может отличаться от исполнения на JVM. Аннотация @SubstrateTest запускает платформо-зависимый код приложения. Переиспользование существующего кода тестов можно осуществить при помощи наследования, в итоге код для тестирования платформо-зависимого приложения будет выглядеть вот так:

@SubstrateTest
public class GreetingResourceIT extends GreetingResourceTest {

}

Сгенерированный образ можно запаковать в Docker и запускать в Kubernetes или OpenShift, подробно описано в инструкции.

Инструментарий

Фреймворк Quarkus можно использовать с Maven и Gradle. Maven поддерживается в полной мере, в отличие от Gradle. К сожалению, на текущий момент Gradle не поддерживает генерацию пустого проекта, на сайте есть подробный учебник.

Расширения

Quarkus — расширяемый фреймворк. На текущий момент существует порядка 40 расширейний, которые добавляют различную функциональность — от поддержки Spring DI контейнера и Apache Camel до логгирования и публикации метрик для работающих сервисов. И уже существует расширение для поддержки написания приложений на языке Kotlin, в дополнение к Java.

Заключение

По моему мнению, Quarkus вполне себе в трендах времени. Разработка backend кода становится все проще и проще, и этот фреймворк ещё больше упрощает и ускоряет разработку сервисов, добавляя “родную” поддержку Docker и Kubernetes. Огромный плюс — встроенная поддержка GraalVM и генерации платформо-зависимых образов, что позволяет делать сервисы по-настоящему быстро стартующими и занимающими мало места в памяти. А это очень важно в наше время массового увлечения микросервисами и serverless архитектурой.

Официальный сайт — quiarkus.io. Примеры проектов для быстрого старта уже есть на GitHub.

Автор: Андрей Беляев

Источник