Java 21 新特性：虚拟线程

会敲代码的程序猿原创大约 4 分钟

Java 21 新特性：虚拟线程（Virtual Threads）

Java 21 引入了虚拟线程（Virtual Threads）功能，类似于Go语言中的Goroutines。虚拟线程是一种轻量级的线程，它可以极大地减少了编写、维护和管理高吞吐量并发应用程序所需的工作量。

Java平台目前为止有两种类型的线程：传统线程，也称为平台线程，和虚拟线程。

平台线程

在引入虚拟线程之前，我们所使用的线程java.lang.Thread是由所谓的平台线程支持的。

这些线程通常是 1:1 映射到操作系统线程的，因此它们是重量级的，创建和销毁线程的开销很大。且每个请求都需要一个独立的线程，这会导致线程资源的快速耗尽，从而限制了应用程序的可伸缩性。

创建平台线程

Thread thread = new Thread(() -> {
  // 由平台线程执行的代码
}).start();

随着Project Loomopen in new window简化了新的并发方法，它还提供了一种新的方法来创建平台支持的线程：

Thread thread = Thread.ofPlatform()
                      .start(runnable);
                      
// 或者
Thread thread = Thread.ofPlatform().
                      .daemon()
                      .name("platform-thread")
                      .unstarted(runnable);

虚拟线程

虚拟线程是JDK提供的轻量级线程实现，可以在同一个OS线程上运行许多虚拟线程。虚拟线程为平台线程提供了一种更有效的替代方案，允许开发人员以显著降低的开销处理大量任务。这些线程提供了与现有Java代码的兼容性和无缝迁移路径，从而从增强的性能和资源利用率中获益。

许多语言中都有某种形式的轻量级线程：

Go语言的Goroutinesopen in new window
Erlang的Erlang Processesopen in new window
Haskell的Haskell Threadsopen in new window
等等

创建虚拟线程

使用Thread.startVirtualThread()方法创建虚拟线程：

// 使用静态构建器方法
Thread.startVirtualThread(() -> {
    // 由虚拟线程执行的代码
});

也可以使用Thread.ofVirtual()来创建，这里还可以设置一些属性，比如：线程名称等。具体如下代码：

Thread virtualThread = Thread.ofVirtual()
    .name("virtual-thread")
    .start(runnable);

使用ExecutorService创建虚拟线程：

从Java 5开始，就推荐开发人员使用ExecutorServices而不是直接使用Thread类了。现在，Java 21中引入了使用虚拟线程，所以也有了新的ExecutorService来适配，看看下面的例子：

try (ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    IntStream.range(0, 10_000).forEach(i -> {
        executor.submit(() -> {
            Thread.sleep(Duration.ofSeconds(1));
            return i;
        });
    });
}  // executor.close() 被隐式调用, 然后 waits

3.使用ThreadFactory创建虚拟线程：

开发者还可以创建一个生成虚拟线程的工厂来管理，具体看下面的例子例子：

ThreadFactory virtualThreadFactory = Thread.ofVirtual()
        .name("virtual-thread", 0)
        .factory();

Thread factoryThread = virtualThreadFactory.newThread(() -> {
    // 由虚拟线程执行的代码
});
factoryThread.start();

这段代码创建了一个虚拟线程工厂，每个虚拟线程都会以virtual-thread为前缀、以数字结尾（从0开始累加）的名称。

虚拟线程如何工作

虚拟线程是一个新的轻量级java.lang.Thread变体，由JVM的Project Loomopen in new window项目实现的。它使用了一种称为Continuation的技术，不受操作系统的管理或调度。相反，JVM负责调度。

应用程序实例化虚拟线程，而 JVM 分配计算资源来处理它们。与传统线程相对比，传统线程直接映射到操作系统（OS）进程。传统线程中，应用程序代码负责提供和释放 OS 资源。而虚拟线程中，应用程序实例化虚拟线程，从而表达并发需求。但实际上是 JVM 从操作系统获取并释放资源。

所需的平台线程在 FIFO 工作窃取 ForkJoinPoolopen in new window 中进行管理，默认情况下使用所有可用处理器，但可以通过调整系统属性 jdk.virtualThreadScheduler.parallelism 来根据您的需求进行修改。您熟悉的 ForkJoinPool 和其他功能（如并行流）使用的公共池的主要区别在于，公共池以 LIFO 模式运行。