最近在使用JDK 21的虛擬線程功能，感覺對於性能測試來說，還是非常值得推廣的。通過之前文章介紹，相比各位也有所瞭解了，這裏跳過Java虛擬線程的介紹了。
在官方文檔中，虛擬線程其中一個適用場景就是處理多個小異步任務時，本着隨用隨創建，用完即銷燬的理念，不要進行過的的多線程管理和多線程同步設計。
這一點說完是否有些似曾相識，跟Golang應用關鍵字 go 非常一致，可以說一模一樣了。我感覺這個非常適合處理異步任務，所以對原來的自定義異步關鍵字進行了新版本的開發。舊版本的功能也是根據 go 關鍵字功能進行開發的。
方案設計
下面分享方案設計的要點
- 沒有采用無限創建虛擬線程的方式，還是用了一個最大並行虛擬線程數量限制
- 使用任務隊列設計，使用了線程安全隊列，存儲待執行的任務
- 設計了同款daemon線程，功能與上篇自定義異步文章類似，功能從任務隊列中獲取並執行任務
- 在通用的工具類中自定義關鍵字方法，功能向任務隊列中添加任務
代碼實現
任務隊列
/**
* 待執行任務隊列,最大容量爲MAX_WAIT_TASK
*/
static LinkedBlockingQueue<Closure> queue = new LinkedBlockingQueue(MAX_WAIT_TASK)
這段代碼是在Java中創建了一個靜態的待執行任務隊列，使用了 LinkedBlockingQueue 類型，並命名爲 queue。在創建隊列時，使用了 MAX_WAIT_TASK 常量來指定隊列的最大容量。
根據代碼片段提供的信息，這個隊列 queue 的元素類型是 Closure，這可能是一個自定義類型或者來自某個框架或庫的特定類。LinkedBlockingQueue 是 Java 中的一個線程安全的隊列實現，它使用鏈表實現了一個阻塞隊列，在隊列已滿或爲空時，會對添加或獲取元素的操作進行阻塞，直到條件滿足。
這段代碼創建了一個具有最大容量爲 MAX_WAIT_TASK 的阻塞隊列，用於存儲待執行的任務（Closure 類型的任務）。隊列的容量限制可以確保隊列不會無限增長，防止內存溢出或其他資源問題。當往隊列中添加元素時，如果隊列已滿，則添加操作會被阻塞，直到有空間可用。
添加任務方法：
/**
* 添加任務
* @param closure
* @return
*/
static def add(Closure closure) {
queue.add(closure)
}
執行方法
這裏寫了兩個方法，一個執行 java.lang.Runnable ，另外一個執行 groovy.lang.Closure。
/**
* 執行任務
* @param runnable
* @return
*/
static def execute(Runnable runnable) {
daemon()
Thread.startVirtualThread {
index.getAndIncrement()
SourceCode.noError {
runnable.run()
}
index.getAndDecrement()
}
}
/**
* 執行任務
* @param closure 任務閉包
* @return
*/
static def execute(Closure closure) {
daemon()
Thread.startVirtualThread {
index.getAndIncrement()
SourceCode.noError {
closure()
}
index.getAndDecrement()
}
}
這段代碼片段展示了兩個重載的 execute() 方法，用於執行任務。這些方法主要負責啓動線程執行任務，並且對執行任務的計數進行增減操作。
-
execute(Runnable runnable)方法：接受一個Runnable參數，該方法會在內部調用daemon()方法，確保守護線程已經啓動。然後，使用Thread.startVirtualThread啓動一個虛擬線程，對index進行增減操作，並執行傳入的runnable.run()。 -
execute(Closure closure)方法：接受一個閉包（Closure）作爲參數。與前一個方法類似，它也會調用daemon()方法以確保守護線程已經啓動。然後，使用Thread.startVirtualThread啓動一個虛擬線程，對index進行增減操作，並執行傳入的closure()。
這兩個方法的共同點是它們都啓動了一個虛擬線程（Virtual Thread），在這些線程中執行了傳入的任務（runnable 或 closure），同時通過 index.getAndIncrement() 和 index.getAndDecrement() 對執行任務的計數進行了管理。
daemon線程
/**
* daemon線程狀態,保障只執行一次
* @param closure
* @return
*/
static AtomicBoolean DaemonState = new AtomicBoolean(false)
/**
* 最大併發執行任務數量
*/
static int MAX_THREAD = 10
/**
* 執行daemon線程,保障main方法結束後關閉線程池
* @return
*/
static def daemon() {
def set = DaemonState.getAndSet(true)
if (set) return
new Thread(new Runnable() {
@Override
void run() {
SourceCode.noError {
while (ThreadPoolUtil.checkMain()) {
while (index.get() < MAX_THREAD) {
def poll = queue.poll(100, TimeUnit.MILLISECONDS)
if (poll != null) {
execute(poll)
} else {
break
}
}
sleep(0.3)
}
}
}
}, "FV").start()
}
這段代碼的功能是創建一個名爲 daemon() 的方法，它涉及了一些多線程處理和任務執行控制的邏輯。
-
AtomicBoolean DaemonState = new AtomicBoolean(false)：創建了一個名爲DaemonState的AtomicBoolean類型的變量，用於控制daemon()方法是否執行的狀態。 -
static int MAX_THREAD = 10：定義了一個整數常量MAX_THREAD，表示最大併發執行任務數量。 -
daemon()方法：這是一個多線程的方法，用於執行後臺守護線程任務。這個方法通過DaemonState的狀態控制確保只執行一次。具體實現邏輯如下：- 首先，使用
DaemonState.getAndSet(true)方法檢查DaemonState的狀態，如果已經爲true，則直接返回，確保方法只執行一次。 - 然後，創建一個新的線程，該線程實現了一個
Runnable接口，在run()方法中執行具體的任務邏輯。 - 在
run()方法中，通過ThreadPoolUtil.checkMain()方法檢查主線程狀態，然後進入一個循環。在循環中，檢查當前線程池中任務執行的數量，如果小於MAX_THREAD，則從queue中獲取任務並執行。 queue.poll(100, TimeUnit.MILLISECONDS)從任務隊列queue中獲取任務，設置了超時時間爲 100 毫秒，如果獲取到任務則執行execute(poll)方法，否則跳出內部循環。- 外部循環控制着守護線程的執行條件，使用
sleep(0.3)控制循環的時間間隔，確保不會過於頻繁地檢查任務隊列。
- 首先，使用
這裏複用了檢查main線程的方法，沒有進行兜底執行邏輯，所以可能會因爲main線程結束過早，導致任務隊列積壓任務未被執行。我們有增加這個功能也是保持了虛擬線程非線程的思想，這一點跟 go 也保持了一致。
如果想等待的話，可以使用一下方法：
waitFor {
VirtualThreadTool.queue.size() == 0
}
總結
一個簡單的異步任務執行框架就完成了，各路大神已經測試過Java虛擬線程和Golang語言的 goroutine 性能，我就不畫蛇添足了。
虛擬線程提供了更輕量級的併發模型，能夠有效地管理大規模的併發操作，提升應用程序的性能。在性能測試階段，可以利用虛擬線程模擬併發場景，評估系統在高併發負載下的表現，檢測潛在的性能瓶頸，並進行性能優化。
Java虛擬線程擁有廣闊的應用前景，但就目前進展上業務服務還需要時間，但是對於性能測試來講，已經可以提前下手了。