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JDK之8后: 协程? 虚拟线程!!!

news 2025/7/30 10:37:52

特性官方文档: https://openjdk.org/jeps/436

Java协程

近三十年来，Java 开发人员一直依赖线程作为并发服务器应用程序的构建块。每个方法中的每个语句都在线程内执行，并且由于 Java 是多线程的，因此多个执行线程同时发生。线程是Java的并发单位：一段与其他此类单元同时运行且在很大程度上独立于其他此类单元的顺序代码。每个线程都提供一个堆栈来存储局部变量和协调方法调用，以及出错时的上下文：异常是由同一线程中的方法抛出和捕获的，因此开发人员可以使用线程的堆栈跟踪来找出发生了什么。线程也是工具的核心概念：调试器逐步执行线程方法中的语句，分析器可视化多个线程的行为以帮助了解它们的性能。

Why

thread-per-request 风格

每一个请求一个线程跟容易理解、易于编程、易于调试和分析;
线程很大程度决定了并发,但线程无法无限增长,线程的摧毁&建立&切换耗时长;

使用异步风格提高可扩展性

IO操作更多的时候复用线程才能高效利用线程
颗粒度更小
但是处理一个请求使用多个线程交替-栈追踪不行&调试器不发处理

虚拟线程的含义

便宜又充足
不用被池化
创建线程的代价变小
虚拟线程保留了可靠的 thread-per-request 风格
非常适合IO密集型

案例代码

案例一

轻松创建10000个线程

如果使用传统方案创建10000个线程会大概率崩溃
协程每秒处理10000个任务

try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {IntStream.range(0, 10_000).forEach(i -> {executor.submit(() -> {Thread.sleep(Duration.ofSeconds(1));return i;});});
}  // executor.close() is called implicitly, and waits

案例二

io密集型的操作性能损耗更小,系统更加高效

void handle(Request request, Response response) {var url1 = ...var url2 = ...try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {var future1 = executor.submit(() -> fetchURL(url1));var future2 = executor.submit(() -> fetchURL(url2));response.send(future1.get() + future2.get());} catch (ExecutionException | InterruptedException e) {response.fail(e);}
}String fetchURL(URL url) throws IOException {try (var in = url.openStream()) {return new String(in.readAllBytes(), StandardCharsets.UTF_8);}
}

详解

独立的调度系统

线程需要被调度，即分配给在处理器内核上执行。对于作为操作系统线程实现的平台线程，JDK 依赖于操作系统中的调度程序。
虚拟线程，JDK 有自己的调度程序。JDK 的调度器不是直接将虚拟线程分配给处理器，而是将虚拟线程分配给平台线程,平台线程然后像往常一样由操作系统调度。
JDK 的虚拟线程调度程序是一种ForkJoinPool以 FIFO 模式运行的工作窃取。调度程序的并行度是可用于调度虚拟线程的平台线程数。默认情况下，它等于可用处理器的数量，但可以使用系统属性对其进行调整jdk.virtualThreadScheduler.parallelism。

也就是说,它默认并不是只基于一个线程,在一个线程上创建虚拟线程,而是处理器数量的基础线程数上创建虚拟线程

虽然可能在不同的线程但被屏蔽了
运行中获取的Thread.currentThread()始终是虚拟线程, 栈也与实际线程无关

执行虚拟线程

JDK 中的绝大多数阻塞操作都会卸载虚拟线程，释放它的载体和底层 OS 线程来承担新的工作。然而，JDK 中的一些阻塞操作并没有卸载虚拟线程，从而阻塞了它的载体和底层 OS 线程。这是因为操作系统级别（例如，许多文件系统操作）或 JDK 级别（例如，Object.wait()）的限制。这些阻塞操作的实现将通过临时扩展调度程序的并行性来补偿操作系统线程的捕获。因此，调度程序中的平台线程数ForkJoinPool可能会暂时超过可用处理器的数量。可以使用系统属性调整调度程序可用的最大平台线程数jdk.virtualThreadScheduler.maxPoolSize。
有两种情况下虚拟线程无法在阻塞操作期间卸载，因为它被固定到其载体：