巅峰对决！Spring Boot VS .NET 6

原文作者：Putu Prema

原文链接： https://medium.com/@putuprema/spring-boot-vs-asp-net-core-a-showdown-1d38b89c6c2d

Spring Boot 和 ASP.NET Core 都是企业中流行的 Web 框架, 对于喜欢 C# 的人会使用 ASP.NET Core, 而对于 Java 或 Kotlin 等基于 JVM 的语言，Spring Boot 是最受欢迎的。

这本文中，会对比这两个框架在以下方面有何不同：

• 控制器
• 模型绑定和验证
• 异常处理
• 数据访问
• 依赖注入
• 认证与授权
• 性能

基础项目

这是一个有关订单的基础项目, 非常简单的后端 api, 客户可以创建一个订单来购买一个或多个产品, 我使用了 MySQL 作为数据库，下面是实体关系图。

这里使用的框架版本分别是, Spring Boot (v2.5.5) 和 .NET 6, 让我们开始对比吧！

1.控制器

控制器是负责处理传入请求的层, 为了在 Spring Boot 中定义一个控制器，我创建了一个类 ProductOrderController, 然后使用了 @RestController 和 @RequestMapping 注解, 然后在控制器的每个方法上, 可以使用下面的注解来定义支持的 HTTP 方法和路径（可选）。

• @GetMapping
• @PostMapping
• @PutMapping
• @DeleteMapping
• @PatchMapping

如果要绑定到路径变量, 我们可以将参数添加到用@PathVariable 注释的控制器方法中，并指定与参数同名的路由路径模板，下面的 getOrderById() 方法，我们将id绑定为路径变量。

@RestController
@RequestMapping("/v1/orders")
class ProductOrderController(
    private val productOrderService: IProductOrderService
) {
    @GetMapping
    fun getOrders(query: ProductOrderQuery): List<ProductOrderDto> = when {
        query.productId?.isNotEmpty() == true -> productOrderService.getByProductId(query.productId!!)
        query.customerId?.isNotEmpty() == true -> productOrderService.getByCustomerId(query.customerId!!)
        else -> productOrderService.getAllOrders()
    }

    @GetMapping("{id}")
    fun getOrderById(@PathVariable id: String): ProductOrderDto = productOrderService.getById(id)
}

在 .NET Core 中, 控制器和上面是相似的, 首先创建一个 ProductOrderController类, 并继承 ControllerBase ，标记 [ApiController] 特性, 然后通过 [Route] 特性指定基本路径, 然后在控制器的每个方法上, 可以使用下面的特性来定义支持的 HTTP 方法和路径（可选）。

[ApiController]
[Route("v1/orders")]
public class ProductOrderController : ControllerBase
{
    private readonly IProductOrderService _productOrderService;

    public ProductOrderController(IProductOrderService productOrderService)
    {
        _productOrderService = productOrderService;
    }

    [HttpGet]
    public async Task<List<ProductOrderDto>> GetOrders([FromQuery] ProductOrderQuery query)
    {
        List<ProductOrderDto> orders;

        if (!string.IsNullOrEmpty(query.ProductId))
        {
            orders = await _productOrderService.GetAllByProductId(query.ProductId);
        }
        else if (!string.IsNullOrEmpty(query.CustomerId))
        {
            orders = await _productOrderService.GetAllByCustomerId(query.CustomerId);
        }
        else
        {
            orders = await _productOrderService.GetAll();
        }

        return orders;
    }

    [HttpGet("{id}")]
    public async Task<ProductOrderDto> GetOrderById(string id) => await _productOrderService.GetById(id);
}

模型绑定和验证

在 Spring Boot 中, 我们只需要给控制器的方法的参数加上下面的注解

• @RequestParam → 从查询字符串绑定
• @RequestBody → 从请求体绑定
• @RequestHeader → 从请求头绑定

对比表单的请求，不需要给参数加注解就可以绑定。

@RestController
@RequestMapping("/v1/customer")
class CustomerController(
    private val customerService: CustomerService
) {
    @PostMapping("/register")
    fun register(@Valid @RequestBody form: RegisterForm) = customerService.register(form)

    @PostMapping("/login")
    fun login(@Valid @RequestBody form: LoginForm) = customerService.login(form)
}

@RestController
@RequestMapping("/v1/orders")
class ProductOrderController(
    private val productOrderService: IProductOrderService
) {
    @GetMapping
    fun getOrders(query: ProductOrderQuery): List<ProductOrderDto> {
      ...
    }
}

如果要对参数进行验证, 需要添加 spring-boot-starter-validation 依赖项, 然后给 DTO 的属性加上 @NotEmpty、@Length 等注解， 最后给DTO加上 @Valid 即可。

.NET Core 和上面类似, 同样你可以使用下面的特性标记控制器的方法

• [FromQuery] → 从查询字符串绑定
• [FromRoute] → 从路由数据绑定
• [FromForm] → 从表单数据绑定
• [FromBody] → 从请求体绑定
• [FromHeader] → 从请求头绑定

[Route("v1/customer")]
    [ApiController]
    public class CustomerController : ControllerBase
    {
        [HttpPost("register")]
        public async Task<AuthResultDto> Register([FromBody] RegisterForm form) => await _customerService.Register(form);

        [HttpPost("login")]
        public async Task<AuthResultDto> Login([FromBody] LoginForm form) => await _customerService.Login(form);
    }

    [Route("v1/orders")]
    [ApiController]
    public class ProductOrderController : ControllerBase
    {
        [HttpGet]
        public async Task<List<ProductOrderDto>> GetOrders([FromQuery] ProductOrderQuery query)
        {
          .....
        }
    }

模型验证也是类似的, 给 DTO 的属性上加上 [Required]、[MinLength]、[MaxLength] 等特性就可以了。

public class RegisterForm
{
    [Required(ErrorMessage = "Please enter user id")]
    public string UserId { get; set; }

    [Required(ErrorMessage = "Please enter name")]
    public string Name { get; set; }

    [Required(ErrorMessage = "Please enter password")]
    [MinLength(6, ErrorMessage = "Password must have minimum of 6 characters")]
    public string Password { get; set; }
}

异常处理

Spring Boot 的异常处理，主要用 @RestControllerAdvice 和 ExceptionHandler

注解，如下

abstract class AppException(message: String) : RuntimeException(message) {
    abstract fun getResponse(): ResponseEntity<BaseResponseDto>
}

@RestControllerAdvice
class ControllerExceptionHandler : ResponseEntityExceptionHandler() {
    @ExceptionHandler(AppException::class)
    fun handleAppException(ex: AppException, handlerMethod: HandlerMethod): ResponseEntity<BaseResponseDto> {
        return ex.getResponse()
    }
}

在 ASP.NET Core 中，异常处理程序被注册为过滤器/中间件，我们可以创建一个异常处理类，并继承 IExceptionFilter 接口。

public class ControllerExceptionFilter : IExceptionFilter
{
    public void OnException(ExceptionContext context)
    {
        if (context.Exception is AppException exception)
        {
            context.Result = exception.GetResponse();
        }
    }
}

然后注册这个异常过滤器

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// Add services to the container.

builder.Services.AddControllers(options =>
{
    options.Filters.Add<ControllerExceptionFilter>();
});

数据访问

在 Spring Boot 中， 你可以使用 Hibernate ORM, 创建一个Repository 接口, 并继承 JpaRepository , 这样就有了开箱即用的基本查询方法，比如 findAll() 和 findById()。

您还可以在定义自定义查询方法。只要遵循严格的方法命名约定，Spring 就会构建这个存储库的实现，包括运行时的所有查询，魔法？是的！

interface IProductOrderRepository : JpaRepository<ProductOrder, String> {
    @EntityGraph(type = EntityGraph.EntityGraphType.FETCH, value = "product-order-graph")
    override fun findById(id: String): Optional<ProductOrder>

    @EntityGraph(type = EntityGraph.EntityGraphType.FETCH, value = "product-order-graph")
    fun findAllByCustomer(customer: Customer): List<ProductOrder>

    @EntityGraph(type = EntityGraph.EntityGraphType.FETCH, value = "product-order-graph")
    @Query("SELECT ord FROM ProductOrder ord JOIN OrderItem item ON item.productOrder = ord WHERE item.productId = :productId")
    fun findAllByProductId(productId: String): List<ProductOrder>
}

而在 .NET Core 中，我们可以使用官方的 Entity Framework ORM, 首先，我们需要创建一个 DB Context 类, 这是 ORM 框架用来连接数据库和运行查询的桥梁。

public class AppDbContext : DbContext
{
    public DbSet<Customer> Customer { get; set; }
    public DbSet<Product> Product { get; set; }
    public DbSet<ProductOrder> ProductOrder { get; set; }
    public DbSet<OrderItem> OrderItem { get; set; }

    public AppDbContext(DbContextOptions<AppDbContext> options) : base(options)
    {
        Customer = Set<Customer>();
        Product = Set<Product>();
        ProductOrder = Set<ProductOrder>();
        OrderItem = Set<OrderItem>();
    }
}

接下来，还需要注册上面的 DB Context，并配置数据库连接字符串

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// Add services to the container.
builder.Services.AddDbContext<AppDbContext>(options =>
{
    // Using Pomelo.EntityFrameworkCore.MySql library
    options.UseMySql(builder.Configuration.GetConnectionString("EaterMysql"), ServerVersion.Parse("8.0.21-mysql"));
});

在我们的 Repository 中，我们访问 DB 上下文中的 DbSet 字段来执行查询, 在这里，我们使用 LINQ，这是一组直接融入 C# 语言的 API，用于从各种数据源进行查询。这是我非常喜欢的一项功能，因为它提供了 Fluent API，例如 Where()、Include() 或 OrderBy()，这非常方便！

public class ProductOrderRepository : BaseRepository<ProductOrder>, IProductOrderRepository
{
    public ProductOrderRepository(AppDbContext context) : base(context)
    {
    }

    public Task<ProductOrder?> GetById(string id) => _context.ProductOrder
        .Include(o => o.Customer)
        .Include(o => o.Items)
        .Where(o => o.Id == id)
        .FirstOrDefaultAsync();

    public Task<List<ProductOrder>> GetAllByCustomer(Customer customer) => _context.ProductOrder
        .Include(o => o.Items)
        .Where(o => o.Customer == customer)
        .ToListAsync();

    public Task<List<ProductOrder>> GetAllByProductId(string productId) => _context.ProductOrder
        .Include(o => o.Customer)
        .Include(o => o.Items)
        .Where(o => o.Items.Any(item => item.ProductId == productId))
        .ToListAsync();
}

依赖注入

Spring Boot 中的依赖注入真的非常简单, 只需根据类的角色使用 @Component、@Service 或@Repository 等注解即可，在启动时，它会进行扫描，然后注册。

@Service
class ProductOrderService(
    private val customerRepository: ICustomerRepository,
    private val productOrderRepository: IProductOrderRepository,
    private val mapper: IMapper
) : IProductOrderService {
    // ...
    // ...
    // ...
}

在 .NET Core 中, 服务根据生命周期分成3中类型，单例的，范围的, 瞬时的，并且在启动时手动注册到 DI 容器中

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// Add services to the container.

// Services
builder.Services.AddSingleton<IPasswordEncoder, PasswordEncoder>();
builder.Services.AddSingleton<ITokenService, TokenService>();
builder.Services.AddScoped<IProductOrderService, ProductOrderService>();
builder.Services.AddScoped<ICustomerService, CustomerService>();

// Repositories
builder.Services.AddScoped<IProductOrderRepository, ProductOrderRepository>();
builder.Services.AddScoped<ICustomerRepository, CustomerRepository>();

身份验证和授权

在 Spring Boot 中, 首先需要添加依赖 spring-boot-starter-security, 然后，在 build.gradle 文件（或 pom.xml，如果您使用 Maven）中为 JWT 库添加以下依赖项：

implementation("io.jsonwebtoken:jjwt-api:${jjwtVersion}")
implementation("io.jsonwebtoken:jjwt-impl:${jjwtVersion}")
implementation("io.jsonwebtoken:jjwt-jackson:${jjwtVersion}")

接下来, 需要创建一个负责 JWT 令牌解析和验证的过滤器/中间件, 然后重写 doFilterInternal 方法, 编写解析和验证逻辑。

class JwtAuthenticationFilter(
    private val tokenService: ITokenService
) : OncePerRequestFilter() {
    override fun doFilterInternal(
        request: HttpServletRequest,
        response: HttpServletResponse,
        filterChain: FilterChain
    ) {
        val authorization = request.getHeader("Authorization")

        if (authorization == null || !authorization.startsWith("Bearer")) {
            return filterChain.doFilter(request, response)
        }

        val token = authorization.replaceFirst("Bearer ", "")

        val claims = try {
            tokenService.parse(token).body
        } catch (ex: JwtException) {
            SecurityContextHolder.clearContext()
            return
        }

        // Set authentication to tell Spring that the user is valid and authenticated.
        SecurityContextHolder.getContext().authentication = UsernamePasswordAuthenticationToken(claims.id, null, arrayListOf())
        filterChain.doFilter(request, response)
    }
}

要配置和强制执行身份验证，需要先创建一个继承WebSecurityConfigurerAdapter的配置类，并使用 @Configuration 注解, 在这里注册我们上面创建的 JWT 过滤器，并在configure方法中配置哪些端点应该进行身份验证。比如，我允许匿名访问客户登录和注册端点。其他所有内容都应进行身份验证

class ApiAccessDeniedHandler : AccessDeniedHandler {
    override fun handle(
        request: HttpServletRequest,
        response: HttpServletResponse,
        accessDeniedException: AccessDeniedException
    ) {
        response.status = HttpStatus.FORBIDDEN.value()
    }
}

class AuthEntryPoint : AuthenticationEntryPoint {
    override fun commence(
        request: HttpServletRequest,
        response: HttpServletResponse,
        authException: AuthenticationException
    ) {
        response.status = HttpStatus.UNAUTHORIZED.value()
    }
}

@Configuration
class SecurityConfig(
    tokenService: ITokenService
) : WebSecurityConfigurerAdapter() {
    private val jwtAuthenticationFilter = JwtAuthenticationFilter(tokenService)

    @Bean
    fun passwordEncoder(): PasswordEncoder = BCryptPasswordEncoder()

    override fun configure(http: HttpSecurity) {
        http.csrf().disable().cors().disable()
            .addFilterAfter(jwtAuthenticationFilter, UsernamePasswordAuthenticationFilter::class.java)
            .exceptionHandling()
            .accessDeniedHandler(ApiAccessDeniedHandler())
            .authenticationEntryPoint(AuthEntryPoint())
            .and()
            .sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS)
            .and()
            .authorizeRequests()
            .antMatchers("/v1/customer/register", "/v1/customer/login").permitAll()
            .anyRequest().authenticated()
    }
}

在 ASP.NET Core 中实现 JWT 身份验证和授权非常简单， 首先安装Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer` NuGet 包, 然后，在 Program.cs 文件中配置一些设置，例如密钥、颁发者和到期时间。

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// Configure JWT Authentication
builder.Services.AddAuthentication(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme)
    .AddJwtBearer(options =>
    {
        options.SaveToken = true;
        options.RequireHttpsMetadata = true;
        options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters()
        {
            ValidateAudience = false,
            ValidIssuer = builder.Configuration["JWT:ValidIssuer"],
            IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(builder.Configuration["JWT:Secret"])),
            ClockSkew = TimeSpan.FromSeconds(30)
        };
    });

var app = builder.Build();

// Enable Authentication & Authorization
app.UseAuthentication();
app.UseAuthorization();

app.MapControllers();

app.Run();

如果需要认证，就在控制或者方法上，加上 [Authorize] 特性, 同样，可以加上 [AllowAnonymous] 代表允许匿名访问。

[Route("v1/customer")]
[ApiController]
[Authorize]
public class CustomerController : ControllerBase
{
    [HttpPost("login")]
    [AllowAnonymous]
    public async Task<AuthResultDto> Login([FromBody] LoginForm form) => await _customerService.Login(form);

    [HttpGet]
    public async Task<CustomerDto> GetProfile() => await _customerService.GetProfile();
}

性能

最后是关键的部分，性能, 这两个框架在 QPS 和 内存使用率方面的表现如何？

在这里，我做了一个负载测试，调用一个 API，通过 id 获取一个产品订单。

测试环境

CPU：Intel Core i7–8750H（ 4.10 GHz），6 核 12 线程

RAM：32 GB

操作系统：Windows 11

测试设置

我使用的压力测试工具是 K6, 进行了2次测试, 因为我想看看程序预热后性能提高了多少。在每次测试中，前 30 秒将从 0 增加到 1000 个虚拟用户，然后在那里停留 1 分钟。然后再过 30 秒，测试将从 1000 用户减少到 0 用户。

我还将 Golang（使用 Gin 框架和 Gorm）添加到基准测试, 这里只是为了对比 我们都知道 Golang 非常快。

测试结果

显然，Golang 是最快的，我检查了两者都执行了查询优化，确认没有 N+1 问题，所以在 qps 上 .NET Core 胜出。

在内存使用方面，Golang 当然是最小的（只有 113 MB！），其次是 .NET Core， 最后就是超过1 GB 内存的 Spring Boot, 另外我观察到的有趣的事情是，测试完成后，Golang 和 .NET Core 的内存消耗分别减少到 10 MB 和 100 MB 左右，而 Spring Boot 保持在 1 GB 以上，直到我终止进程。

最后，Spring Boot 和 ASP.NET Core 都是非常成熟的框架，您都可以考虑使用, 希望对您有用！