SpringBoot / Quarkus / NestJS / FastAPI / Gin 内存占用对比-马育民老师

# 介绍

### **内存指标定义**

- **空载RSS**：服务启动完成、无任何请求的常驻内存（生产最有参考价值）
- **压测稳态RSS**：持续并发请求稳定后的内存
- 区分两大模式：JVM解释运行 / GraalVM Native原生镜像（Java系专属）

### **测试基准**

极简HelloWorld单接口，无数据库/中间件复杂依赖，2026主流稳定版本：

- SpringBoot 3.3（JDK21）
- Quarkus 3.15
- NestJS 10（Node20）
- FastAPI 0.110（Python3.11）
- Gin 1.9（Go1.23）

# 空载内存RSS数据

单位MB，由低到高排序

### 1. Gin（Go，原生编译二进制，无虚拟机）
- 空载：**20–35MB**
- 压测稳态：60–110MB
- 原理：Go静态编译、轻量Goroutine、极简运行时，无VM层开销；协程内存远小于JVM/Node线程

### 2. Quarkus Native（GraalVM原生镜像）
- 空载：**20–55MB**
- 压测稳态：50–90MB
- 优势：编译期完成Bean扫描、反射预处理，移除完整JVM，无JIT堆开销；云原生官方基准仅为SpringBoot JVM 1/3内存

### 3. FastAPI（Python异步uvicorn）
- 空载：**45–70MB**
- 压测稳态：90–180MB
- 特点：CPython解释器基础开销低，异步协程轻量；但高并发下Python GC会缓慢堆涨，长时间运行内存会持续爬升

### 4. NestJS（Node.js V8）
- 空载：**60–140MB**
- 压测稳态：150–350MB
- 特点：V8引擎基础开销高于Python；依赖多、装饰器反射会抬高基线；高并发长连接场景内存上涨明显，GC停顿突出

### 5. Quarkus JVM模式（普通Jar包运行）
- 空载：**120–180MB**
- 压测稳态：200–320MB
- 对比SpringBoot：构建时预初始化上下文，启动扫描开销大幅降低，内存比同配置SpringBoot少30%–50%

### 6. SpringBoot JVM（标准Jar，Tomcat默认）
- 空载：**180–320MB**（JDK21优化后下限150MB，JDK8普遍250MB+）
- 压测稳态：350–800MB（默认堆Xmx1G，业务复杂直接破1G）
- 痛点：运行时全量扫描Bean、大量反射缓存、完整JVM运行时、Tomcat线程池开销大

### 7. SpringBoot Native（GraalVM原生镜像）
- 空载：**80–140MB**
- 压测稳态：120–200MB
- 对比Quarkus Native：Spring生态大量动态特性导致原生镜像体积、内存高于Quarkus，改造复杂度更高

# 统一内存层级排序

空载基线，按3个梯队归纳

### T0 极致轻量（20–70MB，Serverless/高密度容器首选）
1. Gin（20–35MB）
2. Quarkus Native（20–55MB）
3. FastAPI（45–70MB）

### T1 中等轻量（60–180MB，中小微服务通用）
4. NestJS（60–140MB）
5. Quarkus JVM（120–180MB）
6. SpringBoot Native（80–140MB）

### T2 重内存（180MB起步，传统Java服务）
7. SpringBoot JVM（180–320MB）

# 压测高并发下内存变化规律

1. **Gin**：内存涨幅最小，并发10万连接仅翻倍，GC平滑无卡顿，长期运行内存稳定不泄漏
2. **Quarkus Native**：几乎无堆膨胀，无JIT、无Full GC，内存曲线平直
3. **FastAPI**：并发越高内存线性上涨，Python GIL限制，上万并发后内存持续累积，重启释放
4. **NestJS**：V8堆持续扩张，内存上限由`--max-old-space-size`控制，内存打满会出现长时间GC停顿
5. **SpringBoot JVM**：堆占用随业务对象持续上涨，依赖G1/ZGC回收；不限制Xmx极易占用1G+内存

# 内存占用对比表

### 基础空载内存

极简HelloWorld，单位：MB RSS

| 框架 | 运行模式 | 空载常驻内存 | 并发稳态内存 | 内存梯队 |
|------|--------|------------|------------|--------|
| Gin 1.9（Go1.23） | 静态编译二进制 | 20–35 | 60–110 | T0 极轻量 |
| Quarkus 3.15 | GraalVM Native原生镜像 | 20–55 | 50–90 | T0 极轻量 |
| FastAPI 0.110 | Python3.11 + Uvicorn异步 | 45–70 | 90–180 | T0 极轻量 |
| SpringBoot 3.3 | GraalVM Native原生镜像 | 80–140 | 120–200 | T1 中等 |
| NestJS 10 | Node.js 20 | 60–140 | 150–350 | T1 中等 |
| Quarkus 3.15 | JVM Jar包（JDK21） | 120–180 | 200–320 | T1 中等 |
| SpringBoot 3.3 | 标准JVM Jar+Tomcat（JDK21） | 180–320 | 350–800+ | T2 高内存 |

### 内存特性横向对比表

| 框架 | 底层运行时 | 内存优势 | 内存短板 | GC/内存膨胀表现 |
|------|-----------|---------|---------|----------------|
| Gin | Go runtime，无虚拟机 | 静态编译无VM开销，Goroutine栈极小，基线最低 | 动态反射能力弱，序列化代码量大 | 内存增长平缓，无长时间GC停顿，长期稳定不泄漏 |
| Quarkus Native | GraalVM AOT，无完整JVM | 构建期预初始化Bean，移除JIT、反射缓存，内存极低 | 第三方库兼容差，动态代理、热更新受限 | 几乎无堆膨胀，无Full GC，曲线平直 |
| FastAPI | CPython + asyncio | 解释器基础开销低，协程轻量，开发便捷 | GIL限制并发，GC回收效率差 | 并发越高内存线性累积，长期运行持续涨内存 |
| NestJS | V8引擎（Node.js） | TS统一全栈，空载基线低于传统Spring | V8堆开销大，装饰器反射抬高常驻内存 | 高并发堆持续扩张，内存打满会出现长GC停顿 |
| Quarkus JVM | HotSpot JVM | 预扫描上下文，内存比SpringBoot少30%~50% | 仍存在JVM基础运行时开销 | 标准Java GC，堆随业务对象缓慢上涨 |
| SpringBoot Native | GraalVM AOT | 相比JVM模式内存大幅降低 | Spring生态大量动态特性导致镜像内存高于Quarkus Native | 无JIT，GC压力小，内存稳定 |
| SpringBoot JVM | HotSpot JVM + Tomcat | 生态完善，各类中间件适配成熟 | 运行时全量Bean扫描、大量反射缓存，基线最高 | 默认堆1G，不限制Xmx极易占用超大内存 |

### 生产部署选型内存参考表

| 业务场景 | 推荐框架 | 内存核心优势 |
|---------|---------|------------|
| K8s高密度容器、Serverless、函数计算 | Gin / Quarkus Native | 单节点可部署更多实例，大幅降低云内存成本 |
| AI接口、轻量内部工具、快速开发 | FastAPI | 上手快，空载内存低 |
| 前后端统一TypeScript技术栈 | NestJS | 接受中等内存换取TS全栈统一 |
| 存量Java微服务轻量化改造 | Quarkus JVM | 改动小，内存直接减半 |
| 复杂企业业务、依赖大量Java中间件 | SpringBoot JVM | 生态完善，兼容性拉满 |
| 新建Java微服务、追求低资源消耗 | Quarkus Native | 原生镜像内存极低，启动速度快 |

# 各框架内存高/低核心根源

| 框架 | 内存优势原因 | 内存短板 |
|------|------------|---------|
| Gin | Go静态编译、无虚拟机、Goroutine极小栈、无反射运行时开销 | 动态能力弱，反射/序列化开发繁琐 |
| Quarkus Native | 构建时AOT预处理，移除JVM，无运行时Bean扫描，封闭世界静态分析 | 第三方库兼容性差，改造成本高，丢失部分动态特性 |
| FastAPI | Python解释器基础开销低，asyncio轻量协程 | CPython GC低效，高并发内存累积，CPU利用率一般 |
| NestJS | Node单进程基线低于标准SpringBoot，TS开发灵活 | V8堆开销大，大量装饰器反射抬高常驻内存 |
| SpringBoot JVM | 生态最强、成熟GC | JVM基础运行时+运行时动态扫描，堆内存天然庞大 |

# 生产场景选型内存参考建议
1. **K8s高密度部署、Serverless、函数计算**：优先Gin / Quarkus Native，单节点可部署3–5倍实例，大幅降低云内存成本
2. **AI脚本、数据接口、简单内部工具**：FastAPI，开发快、基线内存低
3. **前端全栈、TypeScript统一技术栈**：NestJS，接受中等内存换取TS全栈一致性
4. **传统企业复杂业务、大量成熟Java中间件/框架**：SpringBoot JVM；追求轻量化可升级SpringBoot Native
5. **存量Java微服务轻量化改造**：Quarkus JVM（改造小，内存减半），新项目直接Quarkus Native

# 补充

1. 同等业务复杂度下，**Gin ≈ Quarkus Native 内存最低**，二者几乎持平；
2. 所有Java框架开启GraalVM Native镜像后，内存直接降低50%–80%；
3. SpringBoot JVM是五者中**常驻内存最高**的方案，容器部署必须手动限制`-Xmx`；
4. 脚本语言（FastAPI/NestJS）空载内存表现尚可，但**高并发长期运行内存膨胀问题显著**，不如Go/原生Java稳定。

原文出处：/show_1GW3hgVhbRfT.html