山己几

Java 虚拟线程（Virtual Threads）

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Java 虚拟线程（Virtual Threads）

JDK 21（2023年9月 LTS）正式发布虚拟线程

虚拟线程（Virtual Threads）是 协程 在 Java 中的实现，由 Project Loom 孵化而来。

什么是虚拟线程？

虚拟线程是 JVM 管理的轻量级线程，由 JVM 在少量平台线程（载体线程/Carrier Thread）上调度，而非 OS 内核。

  • 平台线程（Platform Thread）= 传统 java.lang.Thread，映射为 OS 线程
  • 虚拟线程（Virtual Thread）= 由 JVM 调度的轻量级线程，多个虚拟线程复用一个平台线程

如何使用

方式一：虚拟线程执行器（推荐）

// JDK 21+：每个任务一个虚拟线程，无需池化
ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
 
// 使用方式与普通线程池完全一致
executor.submit(() -> {
    // 处理 I/O 密集型任务
    String result = httpClient.send(request, BodyHandlers.ofString());
    return result;
});

方式二：直接启动

Thread vThread = Thread.startVirtualThread(() -> {
    System.out.println("Hello from virtual thread!");
});

方式三：Thread.Builder

Thread vThread = Thread.ofVirtual()
    .name("my-virtual-thread")
    .start(() -> {
        // 任务逻辑
    });

虚拟线程 vs 平台线程

特性平台线程（OS 线程）虚拟线程
调度OS 内核调度JVM 用户态调度
栈大小~1MB（固定）~几 KB（可动态扩展）
最大数量几千 ~ 几万数百万
创建成本高（系统调用）极低（纯内存操作）
阻塞代价阻塞 = 线程被挂起（浪费 OS 资源）阻塞 = 切换到其他虚拟线程（零成本）
适用场景CPU 密集型大量 I/O 等待型任务

虚拟线程的本质：面向 I/O 密集型场景

虚拟线程的核心思想是：每个请求/任务一个线程，而不是从池中借用一个线程。

// 传统方式：线程池限制并发
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(200);
for (Request request : requests) {
    pool.submit(() -> handleRequest(request));
}
 
// 虚拟线程方式：每个请求一个虚拟线程，无需池化
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    for (Request request : requests) {
        executor.submit(() -> handleRequest(request));
    }
}

局限性

虚拟线程 ≠ 万能药

限制说明
CPU 密集型不适合，无法利用更多 CPU 核心，仍需平台线程池控制并发
synchronized pinning虚拟线程在 synchronized 块内无法被卸载，会钉住载体线程（JDK 21 已部分修复：ReentrantLock 无此问题）
ThreadLocal虚拟线程支持 ThreadLocal，但创建海量虚拟线程时可能导致内存压力（慎用）
native 方法调用 JNI 时虚拟线程会被钉住

最佳实践

// ✅ 虚拟线程 + 信号量控制并发数（混合模式）
// 适用于既有 I/O 等待又是 CPU 密集的混合场景
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    Semaphore semaphore = new Semaphore(100);  // 控制并发度
    for (Task task : tasks) {
        executor.submit(() -> {
            semaphore.acquire();
            try {
                task.process();
            } finally {
                semaphore.release();
            }
        });
    }
}

相关笔记

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