JDK 21的發(fā)布標(biāo)志著Java發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。這是一個(gè)長(zhǎng)期支持(LTS)版本，確保Oracle至少八年的穩(wěn)定性和支持。在這個(gè)版本中，Java開發(fā)人員引入了幾個(gè)新特性，包括虛擬線程、記錄模式、switch語句的模式匹配、外部函數(shù)和內(nèi)存API以及ZGC垃圾收集器。
虛擬線程的意義
在這些特性中，虛擬線程脫穎而出，成為并發(fā)Java應(yīng)用程序領(lǐng)域的游戲規(guī)則改變者。虛擬線程有可能徹底改變開發(fā)人員編寫和管理并發(fā)代碼的方式。它們提供了額外的好處，使它們成為高吞吐量并發(fā)應(yīng)用程序的理想選擇。
虛擬線程的優(yōu)勢(shì)
虛擬線程帶來了幾個(gè)優(yōu)勢(shì)，使其有別于傳統(tǒng)的平臺(tái)線程：
l 高效的內(nèi)存使用：與傳統(tǒng)線程相比，虛擬線程消耗的內(nèi)存要少得多。JVM智能地管理虛擬線程的內(nèi)存，支持多個(gè)虛擬線程的重用和高效分配。
l 優(yōu)化的CPU使用率：虛擬線程的CPU效率更高。JVM可以在同一個(gè)底層OS線程上調(diào)度多個(gè)虛擬線程，消除了上下文切換的開銷。
l 易用性：虛擬線程更容易使用和管理。JVM負(fù)責(zé)它們的生命周期，消除了手動(dòng)創(chuàng)建和銷毀的需要。這簡(jiǎn)化了并發(fā)Java應(yīng)用程序的開發(fā)和維護(hù)。
了解線程類型
為了理解虛擬線程的重要性，讓我們簡(jiǎn)單地研究一下三種類型的線程：
1.操作系統(tǒng)線程(本機(jī)線程)：這些是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中的基本執(zhí)行單元。每個(gè)操作系統(tǒng)線程都有自己的堆棧、程序計(jì)數(shù)器和寄存器組，由操作系統(tǒng)內(nèi)核管理。
2.平臺(tái)線程(傳統(tǒng)Java線程)：平臺(tái)線程構(gòu)建在操作系統(tǒng)線程之上，但由Java虛擬機(jī)(JVM)管理。它們提供了更有效的調(diào)度和資源利用。平臺(tái)線程是以傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)的java.lang.Thread的一個(gè)實(shí)例，作為操作系統(tǒng)線程的一個(gè)薄薄的包裝。
3.虛擬線程：虛擬線程是java.lang的實(shí)例，線程不綁定到特定的操作系統(tǒng)線程。單個(gè)操作系統(tǒng)線程可以服務(wù)多個(gè)虛擬線程。虛擬線程甚至比傳統(tǒng)線程更輕、更高效，它們可以用來提高并發(fā)Java應(yīng)用程序的性能、可伸縮性和可靠性。
傳統(tǒng)線的挑戰(zhàn)
線程是并發(fā)服務(wù)器應(yīng)用程序的構(gòu)建塊，近三十年來一直是Java不可或缺的一部分。不幸的是，傳統(tǒng)Java線程的創(chuàng)建和維護(hù)成本很高?？捎镁€程的數(shù)量是有限的，因?yàn)?/span>JDK將線程實(shí)現(xiàn)為操作系統(tǒng)(OS)線程的包裝器。操作系統(tǒng)線程的成本很高，所以我們不能擁有太多的線程，這使得實(shí)現(xiàn)不適合每個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程的風(fēng)格，這限制了Java服務(wù)器可以處理的并發(fā)請(qǐng)求的數(shù)量，從而影響了服務(wù)器應(yīng)用程序的可伸縮性。
向線程共享的轉(zhuǎn)變
經(jīng)過一段時(shí)間，為了能夠最大限度地?cái)U(kuò)展和利用硬件，java開發(fā)人員從每個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程的風(fēng)格轉(zhuǎn)變?yōu)榫€程共享風(fēng)格。在線程共享中，請(qǐng)求處理代碼不是從頭到尾在一個(gè)線程上處理請(qǐng)求，而是在等待另一個(gè)I/O操作完成時(shí)將其線程返回到一個(gè)池中，以便該線程可以服務(wù)于其他請(qǐng)求。
這種細(xì)粒度的共享節(jié)省了線程，但需要異步編程技術(shù)。異步編程是一種復(fù)雜且容易出錯(cuò)的提高可伸縮性的方法，并且它與Java服務(wù)器應(yīng)用程序中常見的每請(qǐng)求線程風(fēng)格不兼容。
引入虛擬線程
虛擬線程提供了一個(gè)引人注目的解決方案，可以在增強(qiáng)并發(fā)性的同時(shí)保持每個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程的風(fēng)格。它們不依賴于特定的操作系統(tǒng)線程，允許更大的并發(fā)性。虛擬線程僅在CPU受限的任務(wù)期間消耗操作系統(tǒng)線程。當(dāng)它們遇到阻塞的I/O操作時(shí)，它們會(huì)自動(dòng)掛起，而不會(huì)獨(dú)占一個(gè)OS線程。創(chuàng)建和管理虛擬線程非常簡(jiǎn)單，消除了對(duì)池的需求。
虛擬線程是短暫的，執(zhí)行特定的任務(wù)，并且數(shù)量豐富。平臺(tái)線程是重量級(jí)的、長(zhǎng)壽的，并且可能需要池化。使用虛擬線程保持了每個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程的風(fēng)格，同時(shí)優(yōu)化了硬件利用率。
JDK21的未來
需要注意的是，JDK 21的目標(biāo)不是取代傳統(tǒng)的線程實(shí)現(xiàn)，而是提供一種有效的替代方案。開發(fā)人員可以根據(jù)他們的具體需求，靈活地在虛擬線程和平臺(tái)線程之間進(jìn)行選擇。
結(jié)論
Java開發(fā)人員長(zhǎng)期依賴線程進(jìn)行并發(fā)編程。隨著JDK 21中虛擬線程的引入，在保持熟悉的編程風(fēng)格的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高并發(fā)變得更加容易。虛擬線程對(duì)于處理大量用戶請(qǐng)求的服務(wù)器應(yīng)用程序尤其有價(jià)值，可以在不斷變化的環(huán)境中提供效率和可伸縮性。