JAVA21新特性-虚拟线程的使用

虚拟线程是 Java 21 引入的一个新特性，用于简化并发编程。它与传统的操作系统线程相比，具有显著的优势：

  1. 轻量级：虚拟线程由 JVM 管理，而非操作系统，因此它们的内存占用和创建成本远低于传统线程。理论上，你可以轻松创建数十万甚至更多的虚拟线程。
  2. 高并发性：虚拟线程能处理更高并发的场景，特别是 I/O 密集型的应用，适合开发高并发、响应式的应用程序。
  3. 自动管理：无需手动管理线程池，JVM 会根据负载自动调整虚拟线程的调度，简化了并发编程的复杂性。

虚拟线程的基础用法

创建虚拟线程非常简单。你可以像创建传统线程一样启动虚拟线程，但它的创建与启动更加轻量：

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Thread virtualThread = Thread.ofVirtual().start(() -> {
    System.out.println("虚拟线程正在运行");
});
System.out.println("主线程正在运行");

虚拟线程的延时启动：

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// 虚拟线程定义，是用unstarted来定义线程的核心事务，但不直接启动
Thread virtualThread = Thread.ofVirtual()
    .name("虚拟线程1")
    .unstarted(() -> System.out.println("虚拟线程运行中"));
// 虚拟线程正式启动
virtualThread.start();
// 等待虚拟线程完成事务
virtualThread.join();

在Springboot中使用虚拟线程

  1. 确保 Java 版本为 21 或以上。
  2. 在 pom.xml 中启用 --enable-preview，以便支持虚拟线程特性。
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<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
    <configuration>
        <source>21</source>
        <target>21</target>
        <compilerArgs>
            <arg>--enable-preview</arg>
        </compilerArgs>
    </configuration>
</plugin>
  1. 在 application.properties 中启用性能监控工具
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management.endpoints.web.exposure.include=health,info,metrics
  1. 在 Spring Boot 中为 Tomcat 配置虚拟线程执行器
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@Bean
public TomcatProtocolHandlerCustomizer<?> protocolHandlerVirtualThreadExecutorCustomizer() {
    return protocolHandler -> protocolHandler.setExecutor(Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor());
}

虚拟线程的创建与执行切换效率快，相对应的在虚拟线程中创建http请求进行对比会发现吞吐量大幅提升，响应时间显著缩短。

Java性能提升的其他技巧

除了虚拟线程，Java 还有一些其他的性能提升技巧，尤其适用于 Spring Boot 高并发场景：

  1. 使用并行流：对于 CPU 密集型任务，可以使用并行流（parallelStream()）来利用多核 CPU，提高处理速度。

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    List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
    numbers.parallelStream().forEach(number -> {
        System.out.println(number * 2);
    });

  2. 异步编程与CompletableFuture：对于 I/O 密集型任务，可以使用 CompletableFuture 进行异步处理，减少线程阻塞，提高响应性能。

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    CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
        // 异步执行任务
        System.out.println("异步任务完成");
    });
    future.join();  // 等待任务完成

  3. 优化数据库查询：减少数据库查询的次数，使用缓存（如 Redis）来存储频繁查询的数据，减少不必要的 I/O 操作。

  4. 内存管理优化：通过使用对象池（如 Apache Commons Pool）来管理资源，减少频繁的对象创建和销毁，提高内存使用效率。