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什么是虚拟线程?
虚拟线程是 Java 中的一种轻量级线程，它旨在解决传统线程模型中的一些限制，提供了更高效的并发处理能力，允许创建数千甚至数万个虚拟线程，而无需占用大量操作系统资源。
为什么引用虚拟线程?
主要动机是为了克服传统“线程-每-请求”模型的可伸缩性限制。平台线程是重量级资源。创建过多平台线程会耗尽内存，并导致操作系统施加的高昂上下文切换成本，从而限制应用程序的吞吐量，尤其是在 I/O 密集型任务（线程大部分时间在等待网络、磁盘或数据库操作）中。引入虚拟线程是为了让应用程序能够高效处理极大数量的并发任务，同时避免强迫开发者采用复杂的异步编程模型（如响应式流或 CompletableFuture 链），从而保持更简单、更熟悉的同步阻塞式编程风格。其目标是实现高吞吐量和高开发者生产力。
虚拟线程和多线程单线程之间的对比
| 对比维度 | 单线程 | 多线程（平台线程） | 虚拟线程 |
|---|---|---|---|
| 管理主体 | 操作系统内核（进程内唯一线程） | 操作系统内核（独立调度） | 编程语言运行时（如 JVM、Go Runtime） |
| 资源消耗 | 低（仅一个线程资源），但并发能力受限 | 高（栈空间通常为 MB 级，独立寄存器等） | 极低（栈空间为 KB 级，可动态伸缩） |
| 最大并发数 | 1（同一时间仅一个任务） | 有限（通常数千级，受内存和调度限制） | 极高（百万级甚至更多，轻量且易创建） |
| 上下文切换成本 | 无（仅一个线程，无需切换） | 高（需进入内核态，涉及内核调度） | 低（用户态切换，不依赖内核） |
| 适用场景 | 简单任务、顺序性要求高的场景（如脚本） | CPU 密集型任务（如数据计算、图像处理） | I/O 密集型任务（如网络请求、数据库操作） |
| 编程复杂度 | 低（无需处理线程安全） | 高（需处理锁、同步、线程安全问题） | 低（接近同步编程模型，运行时自动调度） |
| 并行能力 | 无（无法利用多核 CPU） | 有（可在多核 CPU 上并行执行） | 间接利用（依赖平台线程实现并行） |
如何使用
JDK 21 提供了几种创建和使用虚拟线程的方法：
•
Thread.startVirtualThread(Runnable task): 一个简单的静态方法，用于立即创建并启动一个虚拟线程。•
Thread.ofVirtual(): 返回一个Thread.Builder，用于配置和创建虚拟线程（例如，设置名称）。•
Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor(): 管理多个任务时推荐使用的方法。这个工厂方法返回一个ExecutorService，它为每个提交的任务创建一个新的虚拟线程，避免了线程池化的需要（通常不鼓励对虚拟线程进行池化，因为它们创建成本极低）。\
使用 Thread.startVirtualThread
import java.time.Duration;publicclassSimpleVirtualThread {publicstaticvoidmain(String[] args)throws InterruptedException {System.out.println("主线程: " + Thread.currentThread());// 创建并启动一个虚拟线程Threadvt= Thread.startVirtualThread(() -> {System.out.println("在虚拟线程内部: " + Thread.currentThread());try {// 模拟一些工作或阻塞 I/OThread.sleep(Duration.ofSeconds(1));} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}System.out.println("虚拟线程结束。");});System.out.println("虚拟线程已启动: " + vt);// 等待虚拟线程结束 (可选)vt.join();System.out.println("主线程结束。");} }
使用Thread Builder
@Testpublic void virtualThreadTest() {Thread.ofVirtual().name("virtualThreadTest").uncaughtExceptionHandler((t,e)-> System.out.println("线程[" + t.getName() + "发生了异常。message:" + e.getMessage())).start(()->{System.out.println("这是死磕 Java 新特性的文章—Java 19 新特性：虚拟线程");});}使用 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor (推荐方式)
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.stream.IntStream;
import java.time.Duration;publicclassExecutorVirtualThreads {publicstaticvoidmain(String[] args) {// 创建一个为每个任务启动新虚拟线程的 ExecutorServicetry (ExecutorServiceexecutor= Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {System.out.println("提交任务...");// 提交多个任务，每个任务都在其自己的新虚拟线程中运行IntStream.range(0, 5).forEach(i -> {executor.submit(() -> {System.out.println("任务 " + i + " 在线程中运行: " + Thread.currentThread());try {// 模拟阻塞工作Thread.sleep(Duration.ofMillis(500));} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}System.out.println("任务 " + i + " 完成。");});});System.out.println("任务已提交。执行器将在任务完成后关闭。");// try-with-resources 代码块确保 executor.close() 被调用,// 它会等待已提交的任务完成后再关闭。} // ExecutorService 在这里自动关闭System.out.println("主方法结束。");}
}如何实现？
使用虚拟线程优化CompletableFuture
import java.util.concurrent.*;public class VirtualThreadDemo {public static void main(String[] args) {// 创建虚拟线程执行器Executor executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();// 异步任务示例CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {System.out.println("开始任务：" + Thread.currentThread().getName());try {Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("任务完成！");}, executor);// 等待任务完成future.join();System.out.println("所有任务完成！");}
}代码说明：
- 虚拟线程执行器：通过
newVirtualThreadPerTaskExecutor()创建轻量级线程池。 - 异步任务优化：
CompletableFuture.runAsync结合虚拟线程，避免传统线程池资源占用问题。 - 任务管理简单化：无需手动管理线程池，代码更加直观。