虛擬線程java.lang.Thread是在底層操作系統(tǒng)線程(OS 線程)上運(yùn)行 Java 代碼,但在代碼的整個(gè)生命周期內(nèi)不捕獲 OS 線程的實(shí)例。這意味著許多虛擬線程可以在同一個(gè) OS 線程上運(yùn)行 Java 代碼,從而有效地共享它。
虛擬線程是由 JDK 而不是操作系統(tǒng)提供的線程的輕量級實(shí)現(xiàn),也是用戶模式線程的一種形式。用戶模式線程在 Java 的早期版本中被稱為“綠色線程”,當(dāng)時(shí)操作系統(tǒng)線程的概念還不夠成熟和普及, Java 的所有綠色線程都共享一個(gè) OS 線程(M:1 調(diào)度),隨著線程概念的發(fā)展,綠色線程最終被現(xiàn)在的平臺線程超越,實(shí)現(xiàn)為 OS 線程的包裝器(1:1 調(diào)度),而最新引入的虛擬線程采用 M:N 調(diào)度,其中大量 (M) 虛擬線程被調(diào)度為在較少數(shù)量 (N) 的 OS 線程上運(yùn)行。
開發(fā)者可以選擇使用虛擬線程還是平臺線程,但虛擬線程在高吞吐量的服務(wù)器應(yīng)用程序中表現(xiàn)更好。比如下面這段休眠一秒鐘的代碼就創(chuàng)建了大量的虛擬線程,程序首先獲得一個(gè) ExecutorService,它為每個(gè)提交的任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)新的虛擬線程,然后提交 10000 個(gè)任務(wù)并等待所有任務(wù)完成:
現(xiàn)代硬件可以很容易地支持 10000 個(gè)虛擬線程同時(shí)運(yùn)行這樣的代碼。如果該程序使用為每個(gè)任務(wù)都創(chuàng)建一個(gè)新平臺線程的 ExecutorService,例如 Executors.newCachedThreadPool() , 那么它將嘗試創(chuàng)建 10000 個(gè)平臺線程,也就意味著 10000 個(gè) OS 線程,那么這個(gè)程序在大多數(shù)操作系統(tǒng)上都會(huì)崩潰。又或者這個(gè)程序使用從池中獲取平臺線程的 ExecutorService,如 Executors.newFixedThreadPool(200),也好不到哪去。ExecutorService 將創(chuàng)建 200 個(gè)平臺線程供這 10000 個(gè)任務(wù)共享,任務(wù)將按順序運(yùn)行而不是同時(shí)運(yùn)行,程序需要很長時(shí)間才能跑完。
對于上述程序來說,具有 200 個(gè)平臺線程的池只能實(shí)現(xiàn)每秒 200 個(gè)任務(wù)的吞吐量,而虛擬線程可以實(shí)現(xiàn)大約每秒 10000 個(gè)任務(wù)的吞吐量(在充分預(yù)熱之后)。此外,如果將示例程序中的 10000 更改為 1,000,000 ,則程序?qū)⑻峤?1,000,000 個(gè)任務(wù),創(chuàng)建 1,000,000 個(gè)并發(fā)運(yùn)行的虛擬線程,并且(在充分預(yù)熱后)達(dá)到大約 1,000,000 個(gè)任務(wù)/秒的吞吐量。
總而言之,虛擬線程不是更快的線程 —— 它們運(yùn)行代碼的速度并不比平臺線程快。它們的存在是為了提供規(guī)模(更高的吞吐量),而不是速度(更低的延遲)。
如何啟用虛擬線程?
目前虛擬線程在其他多線程語言中被廣泛使用(例如 Go 中的協(xié)程 和 Erlang 中的進(jìn)程,在 C++ 中也是一個(gè)穩(wěn)定特性),但在 Java 中還是一個(gè)預(yù)覽 API,默認(rèn)禁用。如要在 JDK XX 上嘗試該功能,則必須通過以下方法啟用預(yù)覽 API:
使用 javac --release XX --enable-preview Main.java 編譯程序,并使用 java --enable-preview Main 運(yùn)行
使用源代碼啟動(dòng)器時(shí),使用 java --release XX --enable-preview Main.java 運(yùn)行程序
使用 jshell 時(shí),用 jshell --enable-preview 啟動(dòng)
有關(guān)虛擬線程的更多信息可在 OpenJDK 的 JDK Issue-8277131 中查看,目前該提案于 2021/11/15 創(chuàng)立,目前還處于 JEP 流程的第一階段,距離穩(wěn)定版本還需要一段時(shí)間。