Java SE 19 虛擬線程
作者：Grey
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說明
虛擬線程（Virtual Threads）是在Project Loom中開發的，並從 Java SE 19 開始作爲預覽功能引入 JDK。
在線程模型下，一個 Java 線程相當於一個操作系統線程，而這些線程是很消耗資源的，如果啓動的線程過多，會給整個系統的穩定性帶來風險。
虛擬線程解決了這個問題，從 Java 代碼的角度來看，虛擬線程感覺就像普通的線程，但它們不是 1:1 地映射到操作系統線程上。
有一個所謂的載體線程池，一個虛擬線程被臨時映射到該池中。一旦虛擬線程遇到阻塞操作，該虛擬線程就會從載體線程中移除，而載體線程可以執行另一個虛擬線程（新的或之前被阻塞的）。
所以阻塞的操作不再阻塞執行的線程。這使得我們可以用一個小的載體線程池來並行處理大量的請求。
示例
場景
啓動 1000 個任務，每個任務等待一秒鐘（模擬訪問外部API），然後返回一個結果（在這個例子中是一個隨機數）。
任務類如下
package git.snippets.vt;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
/**
* @author <a href="mailto:[email protected]">Grey</a>
* @date 2022/9/21
* @since 19
*/
public class Task implements Callable<Integer> {
private final int number;
public Task(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Integer call() {
System.out.printf("Thread %s - Task %d waiting...%n", Thread.currentThread().getName(), number);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
System.out.printf("Thread %s - Task %d canceled.%n", Thread.currentThread().getName(), number);
return -1;
}
System.out.printf("Thread %s - Task %d finished.%n", Thread.currentThread().getName(), number);
return ThreadLocalRandom.current().nextInt(100);
}
}
接下來，我們測試使用線程池開啓 100 個線程處理 1000 個任務需要多長時間。
package git.snippets.vt;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
/**
* @author <a href="mailto:[email protected]">Grey</a>
* @date 2022/9/21
* @since 19
*/
public class App {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(100);
List<Task> tasks = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 1_000; i++) {
tasks.add(new Task(i));
}
long time = System.currentTimeMillis();
List<Future<Integer>> futures = executor.invokeAll(tasks);
long sum = 0;
for (Future<Integer> future : futures) {
sum += future.get();
}
time = System.currentTimeMillis() - time;
System.out.println("sum = " + sum + "; time = " + time + " ms");
executor.shutdown();
}
}
運行結果如下
Thread pool-1-thread-1 - Task 0 waiting...
Thread pool-1-thread-3 - Task 2 waiting...
Thread pool-1-thread-2 - Task 1 waiting...
……
sum = 49879; time = 10142 ms
接下來，我們用虛擬線程測試整個事情。因此，我們只需要替換這一行
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(100);
替換爲
ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
執行效果如下
Thread - Task 0 waiting...
Thread - Task 2 waiting...
Thread - Task 3 waiting...
……
sum = 48348; time = 1125 ms
1125 ms VS 10142 ms，性能提升非常明顯。
注：本示例需要在 JDK 19 下運行，且需要增加 --enable-preview 參數，在 IDEA 下，這個參數配置如下
我們已經瞭解了創建虛擬線程的一種方法：使用Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()創建的執行器服務，爲每個任務創建一個新的虛擬線程。
使用Thread.startVirtualThread()或Thread.ofVirtual().start()，我們也可以明確地啓動虛擬線程。
Thread.startVirtualThread(() -> {
// code to run in thread
});
Thread.ofVirtual().start(() -> {
// code to run in thread
});
特別說明：Thread.ofVirtual()返回一個VirtualThreadBuilder，其start()方法啓動一個虛擬線程。另一個方法Thread.ofPlatform()返回一個PlatformThreadBuilder，通過它我們可以啓動一個平臺線程。
這兩種構造方法都實現了Thread.Builder接口。這使得我們可以編寫靈活的代碼，在運行時決定它應該在虛擬線程還是平臺線程中運行。