还在用线程池,这款虚拟线程,让你性能倍增

简介: 还在用线程池,这款虚拟线程,让你性能倍增

虚拟线程作为 JDK 17 引入的特性,带来了很多优点,使得它在适合的场景下可以成为一种更高效的线程模型选择。

虚拟线程的优点:

1. 轻量级:虚拟线程是建立在纤程概念之上的,相对于传统的操作系统线程来说更加轻量级。它们使用 JVM 提供的纤程调度器进行调度和管理,不依赖于操作系统的线程调度器,因此在创建和上下文切换方面更加高效。

2. 资源消耗少:由于纤程是在用户级别管理的,虚拟线程相比传统线程更节省系统资源。在虚拟线程模型中,可以创建和管理成千上万个纤程,而不必为每个纤程分配一个操作系统线程。这对于需要管理大量任务的高并发应用程序来说特别有益。

3. 易于调度和切换:虚拟线程使用纤程调度器进行调度和切换。纤程调度器负责决定哪个纤程应该运行,并在纤程之间切换。由于纤程调度器是在用户级别实现的,因此调度和切换操作相对较快,可以提供更高的并发性能。

4. 非阻塞执行:虚拟线程的执行是非阻塞的,这意味着一个纤程在等待 I/O 操作或其他阻塞操作时,可以释放纤程调度器,并允许其他纤程执行。这种非阻塞的执行方式可以提高系统的并发能力。

5. 提高吞吐量:由于虚拟线程的轻量级和高效调度,它们可以以更高的吞吐量执行任务。虚拟线程模型适用于许多并发密集型的应用场景,如网络服务器、高吞吐量数据处理和并行计算等。

在 JDK 17 中引入了虚拟线程(Virtual Threads),它是一种提供更轻量级和更高效的并发编程模型的新特性。虚拟线程是基于协程(Coroutines)的一种实现方式,可以让开发者更容易地编写并发代码。


虚拟线程的示例用法

```java
import java.lang.Thread;
import java.time.Duration;
public class VirtualThreadExample {
    public static void main(String[] args) {
        Thread virtualThread = Thread.builder()
                .virtual()
                .task(() -> {
                    System.out.println("虚拟线程开始执行");
                    try {
                        Thread.sleep(Duration.ofSeconds(1).toMillis());
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("虚拟线程执行完毕");
                })
                .start();
        System.out.println("主线程继续执行其他操作");
        try {
            virtualThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("主线程执行完毕");
    }
}
```


在这个示例中,我们使用了 `Thread.builder().virtual()` 方法创建了一个虚拟线程实例。然后,我们使用 `task` 方法指定了虚拟线程要执行的任务,这里我们模拟了一个耗时的操作。

虚拟线程的启动通过 `start` 方法来实现。在虚拟线程执行期间,我们可以继续在主线程中执行其他操作。

最后,我们使用 `join` 方法等待虚拟线程执行完毕,然后输出相应的消息。

需要注意的是,在使用虚拟线程时,需要在项目的构建和运行中启用相关的标志以及必要的依赖,以支持虚拟线程的运行。

虚拟线程是 JDK 17 中的实验性特性,如果你想深入了解虚拟线程的更多用法和原理,请查阅官方文档以获取更详细的信息。


虚拟线程 线程池 用法

在 JDK 17 中,可以结合使用虚拟线程和线程池,以更高效地管理和执行虚拟线程。虚拟线程池(VirtualThreadExecutor)是一个专门为虚拟线程定制的线程池,它能够管理和调度虚拟线程。


使用虚拟线程池的示例用法:

```java
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.Executor;
public class VirtualThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建虚拟线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newVirtualThreadExecutor(new VirtualThreadFactory());
        // 提交虚拟线程任务
        executorService.submit(() -> {
            System.out.println("虚拟线程开始执行");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("虚拟线程执行完毕");
        });
        // 关闭虚拟线程池
        executorService.shutdown();
    }
    // 自定义虚拟线程工厂
    static class VirtualThreadFactory implements ThreadFactory {
        @Override
        public Thread newThread(Runnable r) {
            return Thread.builder().virtual().task(r).build();
        }
    }
}
```

在这个示例中,我们使用 `Executors.newVirtualThreadExecutor` 方法创建一个虚拟线程池。我们还实现了一个自定义的虚拟线程工厂,用于创建虚拟线程。

然后,我们通过 `executorService.submit` 提交一个虚拟线程任务给虚拟线程池执行。

最后,我们使用 `executorService.shutdown` 方法关闭虚拟线程池。需要注意的是,虚拟线程池的关闭方法是非阻塞的,它会立即返回,但并不会停止已经执行的虚拟线程。


虚拟线程原理

虚拟线程是 JDK 17 引入的一项实验性特性,它旨在提供一种轻量级的线程模型,以更高效地管理和执行大量的任务。


传统的 Java 线程是由操作系统内核调度和管理的,每个线程都需要分配一个操作系统线程资源。然而,由于操作系统线程的创建和上下文切换开销较高,当需要管理大量任务时,这种方式可能效率不佳。


虚拟线程是建立在纤程(Fiber)的概念之上的。纤程是一种用户级的轻量级线程,它由 JVM 提供的纤程调度器进行调度和管理,而不依赖于操作系统的线程调度。


虚拟线程的原理如下:

1. 虚拟线程使用 JVMCI(Java Virtual Machine Compiler Interface)编译器来实现高效的纤程切换和调度。

2. 虚拟线程通过纤程调度器进行调度和管理,而不是依赖于操作系统的线程调度器。纤程调度器负责决定哪个纤程应该运行,并在纤程之间进行切换。

3. 虚拟线程调度器使用“抢占式”调度策略,即一个纤程可以被强制中断并切换到另一个纤程。这样可以更好地利用计算资源,并避免某个纤程长时间占用执行时间的情况。

4. 虚拟线程在纤程调度器中的执行是非阻塞的,即一个纤程在等待 I/O 操作或其他阻塞操作时,可以释放纤程调度器,并允许其他纤程执行,进而提高系统的并发能力。

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