Java协程要来了--Java 19 Virtual Threads

will_we
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日期更新说明
2022年6月8日初版编辑

前言

最近在参加掘金征文挑战，想想之前输入、输出计划，想想的确，通过输出文章锻炼一下自己总结能力和学习能力也是不错的；就是写文章真的很耗费时间，可能一篇文章您几分钟看完，但是可能在写的时候启示，需要花费几个小时的时间，如果是精品或者不是简单知识点罗列，那么花费的时间将会成倍增加，但是如果阅读中你感受到新的收获和心得，那么也是不错的，同时希望你可以点赞支持。

Go语言的协程的高效和轻量级，使得Go在云原生时代受到不少人的喜爱；随着JEP 425 虚拟线程（预览版）的提议的到来，Java的“协程”也是慢慢来了；让我给介绍一下吧。

简介

快速预览

下面是国外大佬对于“Virtual Threads”的介绍（希望掘金支持视屏）；学习还得是原汁原味东西才好。

YouTube链接：Java 19 Virtual Threads - JEP Café #11

player.bilibili.com/player.html…

其中原文大概观点如下总结（对于没有流量的同学）

  • JEP 425 虚拟线程（预览版）最为JEP提案，大概率会在后续版本中出现；但现阶段投入生产还需慎重考虑
  • Virtual Threads优势在基于JDK实现的轻量级“线程”和传统依赖操作系统的线程来说，在启动时间、CPU和内存占用方面更有效的；更少的占用和自动挂起（在阻塞这方面是有优势的）。
  • 建议使用Virtual Threads时，不建议使用池化

Virtual Threads

定义

虚拟线程，我们来看看是什么鬼：

A virtual thread is an instance of that is not tied to a particular OS thread. A platform thread, by contrast, is an instance of implemented in the traditional way, as a thin wrapper around an OS thread.java.lang.Threadjava.lang.Thread

翻译:

虚拟线程是在基础操作系统线程上运行 Java 代码的实例，但在代码的整个生存期内不捕获操作系统线程。这意味着许多虚拟线程可以在同一操作系统线程上运行其 Java 代码，从而有效地共享它。虽然平台线程垄断了宝贵的操作系统线程，但虚拟线程却没有。虚拟线程数可以比 OS 线程数大得多。java.lang.Thread虚拟线程是由 JDK 而不是操作系统提供的线程的轻量级实现。它们是用户模式线程的一种形式，在其他多线程语言中已经成功（例如，Go中的goroutines和Erlang中的processs）。用户模式线程甚至在Java的早期版本中被称为所谓的“绿色线程”，当时操作系统线程尚未成熟和广泛。然而，Java的绿色线程都共享一个操作系统线程（M：1调度），并最终被平台线程超越，平台线程作为OS线程的包装器实现（1：1调度）。虚拟线程采用 M：N 调度，其中大量 （M） 个虚拟线程被调度为在较少数量的 （N） 个 OS 线程上运行。

简单说：轻量级＋用户态+共享操作系统资源

优势

了解Go的“协程”；其实其优势不言而喻。

传统线程的由于系统资源优先，使用必须使用池化思想，避免资源浪费；创建线程变得容易，并有助于提高应用程序吞吐量。如今，服务器应用程序通过将并发用户请求委托给独立的执行单元（即平台线程）来处理并发用户请求。这种按请求线程编程风格易于理解、易于编程、易于调试和分析。但是，平台线程的数量有限，因为 JDK 将线程实现为围绕 OS 线程的包装器。因此，当应用程序需要扩展以增加吞吐量时，它无法使用平台线程进行扩展。现在，由于大量虚拟线程很容易创建，因此按请求线程编程样式可以缓解这种可伸缩性瓶颈。

虚拟线程支持线程局部变量、同步块、线程中断等。对于Java开发人员来说，这意味着虚拟线程只是廉价而丰富的线程，并且编程方法根本不会改变。针对经典线程编写的现有 Java 代码无需更改即可在虚拟线程中轻松运行。

  • 节省内存，每个线程需要分配一段栈内存，以及内核里的一些资源
  • 节省分配线程的开销（创建和销毁线程要各做一次syscall）
  • 节省大量线程切换带来的开销

使用

下载 JDK 19 的早期访问版本并熟悉它。该类提供了一个新方法，该方法采用 Runnable 类型的参数并创建虚拟线程。请考虑以下示例：Thread startVirtualThread(Runnable)

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        var vThread = Thread.startVirtualThread(() -> {
            System.out.println("Hello from the virtual thread");
        });

        vThread.join();
    }
}

由于这是预览功能，因此开发人员需要提供该标志来编译此代码，如以下命令所示：--enable-preview

javac --release 19 --enable-preview Main.java

运行程序还需要相同的标志：

java --enable-preview Main

但是，可以使用源代码启动器直接运行它。在这种情况下，命令行将是：

java --source 19 --enable-preview Main.java

线程方面：

永远不应池化虚拟线程，因为每个虚拟线程在其生存期内只能运行一个任务。相反，模型是无约束地创建虚拟线程。为此，添加了一个未绑定的执行程序。可以通过新的工厂方法访问它。这些方法支持与使用线程池和 的现有代码的迁移和互操作性。请考虑以下示例：Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()ExecutorService

import java.time.Duration;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.stream.IntStream;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        
        try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
            IntStream.range(0, 10_000).forEach(i -> {
                executor.submit(() -> {
                    Thread.sleep(Duration.ofSeconds(1));
                    return i;
                });
            });
        }
    }
}

总结思考

Java新的特性，在并发这块带来新的改动，应该是巨大的改变，无论语言特性上和Go、kotlin等看齐，它给并发带来更过的活力和可能性。Java在使用API上也是尽量保持使用习惯的兼容，这点也是很重，但是对于协程通信，已经三方架构支持方面更近，都需要时间。对于Javaer来说，应该是不错的期待。

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