Project Loom向Java引入了輕巧的虛擬線程，簡化了高通量並發(fā)應(yīng)用程序的開發(fā)。 1。虛擬線程是輕巧的JVM管理的線程，可以在沒有OS支持的平臺線程開銷的情況下實(shí)現(xiàn)巨大的並發(fā)性。 2。它們允許同步，阻止代碼有效地?cái)U(kuò)展，從而消除了大多數(shù)情況下對複雜的異步模型的需求。 3。虛擬線程在載波線程（平臺線程）上運(yùn)行，JVM在阻止操作期間自動切換它們，以最大程度地利用資源利用率。 4。結(jié)構(gòu)化並發(fā)提供了清晰的任務(wù)層次結(jié)構(gòu)，並自動取消和錯誤傳播，從而提高了調(diào)試和可觀察性。 5。截至Java 21，虛擬線程已準(zhǔn)備就緒，可以通過執(zhí)行者使用。 newvirtualThreadPertasKexecutor（）或thread.startvirtualthread（）。 6。最佳實(shí)踐包括使用虛擬線程進(jìn)行I/O結(jié)合任務(wù)，避免匯總，並避免CPU密集型工作。 7。實(shí)際上的好處包括更簡單的Web服務(wù)器並發(fā)，有效的JDBC使用和微服務(wù)的複雜性降低。 8。虛擬線程不應(yīng)用於CPU結(jié)合的任務(wù)，低頻率應(yīng)用程序或具有過時(shí)的調(diào)試工具的環(huán)境。結(jié)果是開發(fā)人員現(xiàn)在可以編寫簡單，可讀，同步的代碼，該代碼像複雜的異步代碼一樣縮放，使虛擬線程成為服務(wù)器端Java應(yīng)用程序的遊戲改變者。

Java平臺線程（更名為Project Loom ）是Java平臺中的主要發(fā)展，旨在使編寫，維護(hù)和擴(kuò)展並發(fā)應(yīng)用程序更容易。經(jīng)過多年的OpenJDK傘，Loom有望重塑開發(fā)人員如何看待Java的並發(fā)。本指南分解了什麼是項(xiàng)目織機(jī)，為什麼重要以及如何有效地開始使用它。

什麼是項(xiàng)目織機(jī)？

Project Loom是一個OpenJDK項(xiàng)目，將輕量級虛擬線程引入Java平臺。它的目標(biāo)是通過大大減少有效使用線程所需的精力來簡化高通量並發(fā)應(yīng)用程序的開發(fā)。

傳統(tǒng)的Java應(yīng)用程序依賴於平臺線程（也稱為OS線程），該線程由JVM管理，但最終由操作系統(tǒng)線程支持。這些在內(nèi)存和安排開銷方面很昂貴。結(jié)果，需要處理數(shù)千或數(shù)百萬個並發(fā)任務(wù)（例如Web服務(wù)器或微服務(wù)）的應(yīng)用程序通常求助於復(fù)雜的異步編程模型（例如，完整的future，反應(yīng)流）。

織機(jī)通過引入虛擬線程來改變這一點(diǎn)，該線程是：

• 輕量級：可以創(chuàng)建成千上萬或數(shù)百萬的情況，而無需耗盡系統(tǒng)資源。
• 由JVM管理：它們沒有將1：1綁在OS線程上。
• Drop-in兼容：他們實(shí)現(xiàn)java.lang.Thread ，因此現(xiàn)有代碼的工作不變。
• 阻止友好型：與異步型號不同，您可以使用普通synchronized ， Thread.sleep()或阻止I/O而無需懲罰。

簡而言之：虛擬線程使簡單，同步的代碼比例像複雜的異步代碼一樣。

為什麼虛擬線程很重要

多年來，該行業(yè)一直朝著非阻滯性，反應(yīng)性編程邁進(jìn)，以大規(guī)模處理並發(fā)。諸如反應(yīng)流，項(xiàng)目反應(yīng)堆和Vert.x之類的框架獲得了普及，因?yàn)槠脚_線程無法有效擴(kuò)展。

但是異步代碼是有代價(jià)的：

• 更難閱讀和調(diào)試。
• 複雜的錯誤處理。
• 堆棧痕跡變得淺而無助。
• 傳統(tǒng)調(diào)試工具鬥爭。

虛擬線程提供了最佳的世界解決方案：具有直截了當(dāng)?shù)拿钍酱a的高擴(kuò)展性。

示例：傳統(tǒng)與織機(jī)

織機(jī)之前

executorService executor = executors.newfixedThreadPool（10）;
intstream.range（0，1000）
    .foreach（i-> executor.submit（（） - > {
        thread.sleep（1000）;
        system.out.println（“任務(wù)” i“完成”）;
        返回null;
    }））;

只有10個任務(wù)同時(shí)運(yùn)行。其餘的等待 - 利用率不佳。

織機(jī)：

嘗試（var executor = executors.newvirtualThreadPertasKexecutor（））{
    intstream.range（0，1000）
        .foreach（i-> executor.submit（（） - > {
            thread.sleep（1000）;
            system.out.println（“任務(wù)” i“完成”）;
            返回null;
        }））;
}
//自動關(guān)閉

現(xiàn)在，所有1,000個任務(wù)同時(shí)運(yùn)行，每個任務(wù)都在其自己的虛擬線程中?；A(chǔ)操作系統(tǒng)（載波線程）被有效地使用 - 也許只有幾十個。

這對於服務(wù)器端Java來說是巨大的。

項(xiàng)目織機(jī)中的關(guān)鍵概念

1。虛擬線程

• JVM計(jì)劃的輕量級線程。
• 大量創(chuàng)建（思考100k）。
• 每個運(yùn)行在載波線程（常規(guī)平臺線程）上。
• 當(dāng)虛擬線塊（I/O，睡眠等）時(shí)，JVM將在同一載體上安排另一個- 沒有線程停車位。

2。載體線

• 執(zhí)行虛擬線程的基礎(chǔ)平臺線程。
• 默認(rèn)情況下由forkjoinpool管理。
• 載體數(shù)量≈CPU內(nèi)核數(shù)（可配置）。
• JVM像操作系統(tǒng)一樣在CPU上使用線程像OS一樣將虛擬線程多路復(fù)用。

3。結(jié)構(gòu)化並發(fā)（預(yù)覽）

Loom引入了用於結(jié)構(gòu)化並發(fā)的新API - 一種確保在父任務(wù)中正確範(fàn)圍和管理子任務(wù)的範(fàn)式。

 try（var scope = new structuredTaskscope.shutdownonfailure（））{
    var user = scope.fork（（） - > fetchuser（））;
    var orders = scope.fork（（） - > fetchorders（））;

    scope.join（）; //兩個
    Scope.Throwiffailed（）; //傳播失敗

    返回新結(jié)果（user.get（），orders.get（））;
}

好處：

• 清除任務(wù)層次結(jié)構(gòu)。
• 自動取消和清理。
• 更輕鬆的調(diào)試和可觀察性。

這在微服務(wù)和請求分配的處理中特別有用。

今天如何使用虛擬線程

從Java 21開始，虛擬線程已準(zhǔn)備就緒，並且沒有標(biāo)誌。

1。創(chuàng)建虛擬線程

選項(xiàng)A：執(zhí)行人（推薦）

嘗試（var executor = executors.newvirtualThreadPertasKexecutor（））{
    intstream.range（0，10_000）。 foreach（i->
        executor.submit（（） - > {
            thread.sleep（持續(xù)時(shí)間。
            system.out.println（“完成：” i）;
            返回null;
        }））
    ）；
} // executor.shutdown（）自動調(diào)用

選項(xiàng)B：手動創(chuàng)建（不常見）

 thread.startvirtualThread（（） - > {
    system.out.println（“ hello from Virtual thread！”）;
    thread.sleep（1000）;
}）;

2。與現(xiàn)有API一起使用

大多數(shù)阻止代碼的工作原理：

• Thread.sleep()
• JDBC（即使不是異步）
• Object.wait() / synchronized
• 阻止I/O（例如， InputStream.read() ）

無需重寫您的代碼庫。

最佳實(shí)踐和陷阱

?做：

• 使用虛擬線程進(jìn)行每個線程模型（例如Web服務(wù)器）。
• 與newVirtualThreadPerTaskExecutor()一起使用try-with-resources 。
• 更喜歡結(jié)構(gòu)化的並發(fā)來進(jìn)行複雜的任務(wù)編排。
• 將虛擬線程與阻塞I/O一起使用 - 這是他們的最佳選擇。

?不要：

• 池虛擬線程- 它們便宜地創(chuàng)建；集合打敗了目的。
• 將它們用於CPU密集型工作- 堅(jiān)持使用平臺線程池（例如， ForkJoinPool ）。
• 假設(shè)它們更快 - 每個任務(wù)的速度不是更快，但是由於更好的可擴(kuò)展性，允許更高的吞吐量。
• 將虛擬螺紋與螺紋 - 本地濫用混合 - 它們可能會在載體之間遷移，因此除非仔細(xì)使用ThreadLocal.withInitial()仔細(xì)，否則可以丟失ThreadLocal值。

現(xiàn)實(shí)世界的影響

Web服務(wù)器

Spring Boot ， Tomcat ， Jetty和Netty等框架已經(jīng)在嘗試或支持虛擬線程。

在Spring Boot 6（Spring 6，Java 17）中，您可以啟用虛擬線程：

伺服器:
  線程：
    虛擬的：
      啟用：true

結(jié)果？一臺服務(wù)器使用簡單，可讀的代碼處理數(shù)萬個並發(fā)請求。

資料庫

即使是傳統(tǒng)的JDBC（阻止）在負(fù)載下也很可行，因?yàn)槊總€查詢都在單獨(dú)的虛擬線程中運(yùn)行而無需綁定OS線程。

微服務(wù)

異步鏈中的複雜性降低。沒有更多的thenCompose ， flatMap或subscribe()地獄。

當(dāng)不使用虛擬線程

• CPU結(jié)合任務(wù)：使用ForkJoinPool或固定尺寸的平臺線程池。
• 低電平應(yīng)用程序：如果您只有幾個線程，則無益。
• 傳統(tǒng)線程本地重型代碼：可能需要重構(gòu)。
• 調(diào)試工具未更新：一些虛擬線程支持中的一些剖道劑或APM工具滯後（快速改進(jìn)）。

最後的想法

Project Loom不僅添加了一個新功能，還可以重新定義編寫並發(fā)Java代碼的默認(rèn)方法。

您不再需要選擇：

• 簡單性（同步代碼）與可擴(kuò)展性（異步）。
• 可讀性與性能。

使用虛擬線程，您可以編寫簡單的，阻止的，每次重新要求的代碼，並且仍然擴(kuò)展到大量並發(fā)。

它不是完全替代異步編程的 - 反應(yīng)性模式仍然具有其位置 - 但對於大多數(shù)服務(wù)器端應(yīng)用程序， Loom是一個改變遊戲規(guī)則的人。

入門

1. 使用Java 21或更高版本（建議使用LTS版本）。
2. 啟動?。河?code>newVirtualThreadPerTaskExecutor() Executors.newCachedThreadPool() （）。
3. 負(fù)載下測試 - 查看吞吐量如何改善。
4. 探索複雜工作流程的結(jié)構(gòu)化並發(fā)。

Java並發(fā)的未來就在這裡 - 看起來很像過去，但按比例擴(kuò)大了100倍。

基本上，如果您正在編寫服務(wù)器端Java，請立即開始使用虛擬線程。

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