【java21】java21新特性之虚拟线程
Java21中引入的虚拟线程（Virtual Threads）是一项重要的新特性，它为Java并发编程带来了革命性的改进。
虚拟线程，也称为用户模式线程（user-mode threads）或纤程（fibers），是Java21中引入的一种轻量级线程实现方式。这一特性旨在简化并发编程，提供更好的可扩展性，并大幅提升Java的并发能力。随着企业应用的规模不断壮大，大量的网络请求或读写I/O场景越来越多，虚拟线程的引入对于I/O密集型程序的性能带来了大幅度的提升。
虚拟线程的工作原理
虚拟线程基于操作系统级别的线程（传统Java线程），但由JVM（Java虚拟机）进行调度和管理。它不会在整个生命周期内都占用一个操作系统线程，而是多个虚拟线程可以在一个操作系统线程上运行。这种设计减少了线程调度的开销，并允许创建大量的虚拟线程而不会占用大量操作系统资源。
具体来说，JDK先将虚拟线程分配给平台线程（即操作系统线程），然后平台线程按照通常的方式由操作系统进行调度。JDK的虚拟线程调度器是一个以FIFO（先进先出）模式运行的ForkJoinPool，它负责管理和调度虚拟线程的执行。
虚拟线程的优势
- 轻量级：虚拟线程的创建、销毁和切换开销比操作系统级别的线程更小，因此可以创建大量的虚拟线程来支持更高的并发度。
- 高效并发：虚拟线程在用户级别进行线程调度和管理，提供了更高的可控性，并大幅提升了Java的并发能力。
- 资源优化：由于虚拟线程是基于操作系统线程的优化，它可以在不增加操作系统资源消耗的情况下，提高应用程序的性能。
虚拟线程的使用场景
- 高并发、低延迟应用：如金融应用服务器可以利用虚拟线程实现多线程业务逻辑，提高交易响应的流畅度和响应速度。
- Web应用：可以使用虚拟线程来处理高并发的HTTP请求，提高Web服务器的吞吐量和响应速度。
- 大数据处理：在大数据处理场景中，可以使用虚拟线程来处理海量数据，提高数据处理速度和效率。
虚拟线程的创建与使用
在Java21中，创建和使用虚拟线程有多种方法，包括：
- 使用Thread.startVirtualThread方法：该方法接受一个Runnable对象作为参数，并立即启动一个新的虚拟线程来执行该Runnable对象中的代码。
- 使用Thread.ofVirtual方法：该方法可以创建一个虚拟线程的构建器，允许设置线程名称等属性，并通过调用start方法启动虚拟线程。
- 使用ExecutorService：Java21中引入了新的ExecutorService来适配虚拟线程，可以使用Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor方法创建一个为每个提交的任务创建虚拟线程的ExecutorService。
package com.morris.java21;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* 虚拟线程的使用
*/
public class VirtualThreadDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 使用Thread.startVirtualThread方法
Thread thread = Thread.startVirtualThread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
System.out.println("Hello from virtual thread 1!");
try {
Thread.sleep(1000); // 模拟一些工作
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
System.out.println("Done by virtual thread 1!");
});
Thread.ofVirtual().name("virtual-thread")
.start(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "start with Thread.ofVirtual()"));
// 使用ExecutorService
ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
executor.submit(() -> {
System.out.println("Hello from virtual thread 2 via ExecutorService!");
// 你的并发任务代码
});
executor.shutdown(); // 注意：这不会立即关闭执行器，它会等待所有任务完成或超时。
thread.join(); // 要等待执行完，虚拟线程是守护线程，不等待的话就退出了
}
}
可以使用jstack查看虚拟线程：
"VirtualThread-unparker" #30 [9156] daemon prio=5 os_prio=0 cpu=0.00ms elapsed=20.43s tid=0x0000020d3a2387b0 nid=9156 waiting on condition [0x000000b56c8fe000]
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking)
at jdk.internal.misc.Unsafe.park(java.base@21.0.3/Native Method)
- parking to wait for <0x000000071556e6a0> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
at java.util.concurrent.locks.LockSupport.parkNanos(java.base@21.0.3/LockSupport.java:269)
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.awaitNanos(java.base@21.0.3/AbstractQueuedSynchronizer.java:1758)
at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$DelayedWorkQueue.take(java.base@21.0.3/ScheduledThreadPoolExecutor.java:1182)
at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$DelayedWorkQueue.take(java.base@21.0.3/ScheduledThreadPoolExecutor.java:899)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(java.base@21.0.3/ThreadPoolExecutor.java:1070)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(java.base@21.0.3/ThreadPoolExecutor.java:1130)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(java.base@21.0.3/ThreadPoolExecutor.java:642)
at java.lang.Thread.runWith(java.base@21.0.3/Thread.java:1596)
at java.lang.Thread.run(java.base@21.0.3/Thread.java:1583)
at jdk.internal.misc.InnocuousThread.run(java.base@21.0.3/InnocuousThread.java:186)
注意事项
- 线程安全：虚拟线程仍然存在竞争条件和死锁等问题，因此需要注意线程安全。
- 内存管理：由于虚拟线程的上下文信息是与操作系统线程一起共享的，因此如果虚拟线程过多，且有的虚拟线程未正常关闭，可能会导致内存泄漏问题。因此，在虚拟线程的处理中要特别注意释放内存并关闭网络连接。
- 性能评估：虽然虚拟线程在并发性和可扩展性方面提供了显著的帮助，但它们并不总是适合所有场景。有些需要大量计算的任务，并不一定在虚拟线程中运行得更好。因此，需要通过测试评测来找到最优解。
原文地址：https://blog.csdn.net/u022812849/article/details/142753825
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