本文涉及到的技術(shù)：虛擬線程、結(jié)構(gòu)化并發(fā)、線程池、TheadLocal，對(duì)原理感興趣的可以直接跳到原理部分。

虛擬線程是JDK19中引入的，JDK21正式發(fā)布，我們先來(lái)看看虛擬線程的幾種用法，然后再來(lái)分析底層實(shí)現(xiàn)原理。

先定義一個(gè)Runnable：

通過(guò)觀察輸出結(jié)果，就能知道當(dāng)前運(yùn)行Task的是不是虛擬線程。

也可以增加以下代碼直接判斷是不是虛擬線程：

Thread.ofVirtual()

手動(dòng)開啟虛擬線程執(zhí)行任務(wù)：

自動(dòng)開啟虛擬線程執(zhí)行任務(wù)：

兩者輸出結(jié)果類似，為：

根據(jù)名字可以看出確實(shí)是用的VirtualThread，但似乎跟ForkJoinPool有關(guān)，后面會(huì)分析。

我們也可以通過(guò)以下方式來(lái)創(chuàng)建普通線程：

輸出結(jié)果為：

確實(shí)是普通線程。

還可以先得到一個(gè)ThreadFactory，然后來(lái)創(chuàng)建虛擬線程：

輸出結(jié)果為：

還有一種更簡(jiǎn)單的API：

輸出結(jié)果為：

結(jié)構(gòu)化并發(fā)

在JDK21中還有一個(gè)新特性（預(yù)覽版），叫做結(jié)構(gòu)化并發(fā)，也會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建虛擬線程來(lái)運(yùn)行代碼，比如：

輸出結(jié)果為：

Executors

還有一種和線程池類似的使用方式：

以上代碼中每個(gè)任務(wù)運(yùn)行時(shí)都會(huì)開啟一個(gè)虛擬線程，輸出結(jié)果為：

表示有3個(gè)虛擬線程。

虛擬線程底層原理

以上大概就是使用或創(chuàng)建虛擬線程的幾種情況了，那到底什么是虛擬線程呢？它跟線程有什么關(guān)系？它跟ForkJoinPool又有什么關(guān)系呢？

虛擬線程畢竟是虛擬的，就像虛擬機(jī)也是虛擬的，是需要真實(shí)操作系統(tǒng)來(lái)支撐運(yùn)行的。而虛擬線程仍然是基于線程來(lái)進(jìn)行調(diào)度執(zhí)行的。

我們先來(lái)看看普通線程的缺點(diǎn)在哪，看下面代碼：

假如是一個(gè)普通線程執(zhí)行上述代碼，在輸出完“before”后，線程就會(huì)睡眠1秒，然后才會(huì)輸出“after”，如果是一個(gè)線程要執(zhí)行3個(gè)這樣的任務(wù)，比如：

生成一個(gè)只有一個(gè)線程的線程池，用它來(lái)執(zhí)行三個(gè)任務(wù)，實(shí)際上就是串行執(zhí)行這三個(gè)任務(wù)，輸出結(jié)果為：

但是，我們好好想想：當(dāng)這個(gè)普通線程執(zhí)行完第一個(gè)任務(wù)的“before”后，需要等1s才執(zhí)行“after”，那能不能在等1s的過(guò)程中去執(zhí)行第二個(gè)任務(wù)的“before”呢？原則上是可以的，這就是虛擬線程要優(yōu)化的點(diǎn)。

大家好好理解一下上面的這句話，這是精髓

我們來(lái)看改成虛擬線程后的運(yùn)行效果，先修改Task：

然后運(yùn)行：

輸出結(jié)果為：

大家運(yùn)行時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)有多個(gè)不同的ForkJoinPool-1-worker，那是因?yàn)槲易隽伺渲?，后面?huì)解釋

不知道大家能不能看懂這個(gè)效果，我們可以發(fā)現(xiàn)有3個(gè)虛擬線程：VirtualThread[#21]、VirtualThread[#23]、VirtualThread[#24]，但是只有一個(gè)線程：ForkJoinPool-1-worker-1，雖然只有一個(gè)線程，卻達(dá)到了并行執(zhí)行三個(gè)任務(wù)的效果，其原理就是上面所分析的：

線程先執(zhí)行任務(wù)1，任務(wù)1睡眠的過(guò)程中，線程會(huì)去執(zhí)行任務(wù)2任務(wù)2睡眠的過(guò)程中，線程會(huì)去執(zhí)行任務(wù)3任務(wù)3睡眠的過(guò)程中，線程暫時(shí)沒(méi)有任務(wù)執(zhí)行了過(guò)一會(huì)，任務(wù)1睡眠結(jié)束，線程繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)1然后，任務(wù)2睡眠結(jié)束，線程繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)2最后，任務(wù)3睡眠結(jié)束，線程繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)3

這樣就達(dá)到了一個(gè)線程并行執(zhí)行三個(gè)任務(wù)的效果，從中，我們可以看到，線程需要知道：一個(gè)任務(wù)什么時(shí)候開始睡眠了，什么時(shí)候睡眠結(jié)束了，哪個(gè)任務(wù)還沒(méi)開始執(zhí)行，哪個(gè)任務(wù)已經(jīng)在執(zhí)行中了？

但是，任務(wù)是程序員所定義的，所以就需要虛擬線程來(lái)封裝任務(wù)，而線程只關(guān)心虛擬線程即可，也就是線程負(fù)責(zé)來(lái)調(diào)度各個(gè)虛擬線程的執(zhí)行，也就是來(lái)判斷虛擬線程是不是睡眠了？是不是正在運(yùn)行？

我們可以把虛擬線程理解為一個(gè)對(duì)象，這個(gè)虛擬線程對(duì)象有幾種狀態(tài)，比如是不是睡眠中，是不是運(yùn)行中，而一個(gè)線程可以支持同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬線程對(duì)象，當(dāng)線程發(fā)現(xiàn)某個(gè)虛擬線程對(duì)象睡眠時(shí)，就會(huì)去運(yùn)行其他的虛擬線程對(duì)象。

或者這么說(shuō)：虛擬線程sleep了，底層的線程并不一定sleep了。

所以，虛擬線程就是線程調(diào)度的單位，一個(gè)線程可以調(diào)度很多個(gè)虛擬線程，如果有多個(gè)線程，那當(dāng)然就能調(diào)度更多虛擬線程了，所以在JDK的實(shí)現(xiàn)中，使用ForkJoinPool來(lái)提供線程作為虛擬線程的調(diào)度者，同時(shí)由于ForkJoinPool的任務(wù)竊取機(jī)制，能進(jìn)一步提高任務(wù)并行執(zhí)行的效率。

默認(rèn)情況下，這個(gè)ForkJoinPool中的線程數(shù)等于CPU核心數(shù)，我們可以通過(guò)以下參數(shù)來(lái)修改：

• -Djdk.virtualThreadScheduler.parallelism=1
• -Djdk.virtualThreadScheduler.maxPoolSize=1

另外，虛擬線程也不用考慮池化，因?yàn)樗幌窬€程，開啟和關(guān)閉一個(gè)線程是需要調(diào)用操作系統(tǒng)的，而虛擬線程跟操作系統(tǒng)沒(méi)關(guān)系。

再另外，JDK21中的虛擬線程也支持ThreadLocal，也就是一個(gè)虛擬線程在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中，也可以通過(guò)ThreadLocal來(lái)共享數(shù)據(jù)，使得我們?cè)陂_發(fā)過(guò)程中就把虛擬線程當(dāng)作普通線程使用就可以了。

還有要注意的是，當(dāng)任務(wù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)IO、磁盤IO時(shí)也相當(dāng)是sleep了，所以如果虛擬線程用到真實(shí)項(xiàng)目中，就能做到用少量線程支撐較高的并發(fā)，從而能大大提高項(xiàng)目的吞吐量，虛擬線程不是用來(lái)提速的，而是用來(lái)提高吞吐量的。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于JDK21中虛擬線程到底的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JDK21虛擬線程用法內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評(píng)論