虛擬線程是 Java 語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)的一種輕量級(jí)線程，在 Java 項(xiàng)目中可以減少編寫(xiě)、維護(hù)和調(diào)試高吞吐量并發(fā)應(yīng)用程序的工作量。

有關(guān)虛擬線程的背景介紹，大家可以參閱 JEP 444。

https://openjdk.java.net/jeps/444

在操作系統(tǒng)中，線程是其可調(diào)度的最小處理單元。同一時(shí)刻會(huì)有很多線程同時(shí)運(yùn)行，但它們之間基本相互獨(dú)立運(yùn)行。

在 Java 中，操作線程的相關(guān) API 都在 java.lang.Thread 類(lèi)中。在 Java 21 以后，線程有兩種，一種是平臺(tái)線程，一種是虛擬線程。

本文大綱

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什么是平臺(tái)線程？

平臺(tái)線程被實(shí)現(xiàn)為操作系統(tǒng)線程的簡(jiǎn)單包裝器。平臺(tái)線程上運(yùn)行的 Java 代碼，在其底層邏輯上，其實(shí)就是運(yùn)行在操作系統(tǒng)的線程上，并且平臺(tái)線程在其整個(gè)生命周期內(nèi)都與操作系統(tǒng)線程一一對(duì)應(yīng)。

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因此在 Java 項(xiàng)目中，可用平臺(tái)線程的數(shù)量依賴于操作系統(tǒng)線程的數(shù)量。根據(jù)操作系統(tǒng)和 JVM 啟動(dòng)參數(shù)配置的不同，創(chuàng)建一個(gè)平臺(tái)線程默認(rèn)會(huì)消耗 1 MB 的空間。

因此平臺(tái)線程的資源相當(dāng)寶貴，我們無(wú)法大量的創(chuàng)建平臺(tái)線程。

在 Java 21 虛擬線程出來(lái)以前，可能大家都沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)平臺(tái)線程，那么到底什么是平臺(tái)線程嘞？這里我給大家一句話解釋清楚。

在 Java 21 虛擬線程出來(lái)以前，Java 所提供的線程都是平臺(tái)線程，一個(gè)線程對(duì)應(yīng)一個(gè)操作系統(tǒng)線程，并且平臺(tái)線程很珍貴，不能大量創(chuàng)建。（大家為了節(jié)約線程資源，也就有了線程池的概念）

什么是虛擬線程？

與平臺(tái)線程一樣，虛擬線程也是 java.lang.Thread 的一個(gè)實(shí)例對(duì)象。但是，虛擬線程并不依賴于特定的操作系統(tǒng)線程。

虛擬線程底層仍然在操作系統(tǒng)的線程上運(yùn)行代碼。但是與平臺(tái)線程不相同的是，在平臺(tái)線程中運(yùn)行的代碼調(diào)用阻塞 I/O 操作時(shí)，JVM 就會(huì)掛起該平臺(tái)線程（也就會(huì)掛起操作系統(tǒng)線程），直到阻塞 I/O 可以恢復(fù)為止。

而在虛擬線程中調(diào)用阻塞 I/O 操作時(shí)，JVM 雖然也會(huì)掛起該虛擬線程，但是與平臺(tái)線程不同的是，被掛起虛擬線程關(guān)聯(lián)的操作系統(tǒng)線程是可以為其他虛擬線程繼續(xù)服務(wù)的。

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虛擬線程的實(shí)現(xiàn)方式與虛擬內(nèi)存類(lèi)似。為了模擬大量?jī)?nèi)存，操作系統(tǒng)將較大的虛擬地址空間映射到有限的 RAM。同樣，為了模擬大量線程，Java 運(yùn)行時(shí)將大量虛擬線程映射到少量操作系統(tǒng)線程。

因此與平臺(tái)線程消耗的資源很多不同，虛擬線程在使用時(shí)只需要很少的內(nèi)存資源。單個(gè) JVM 就可以輕松創(chuàng)建數(shù)百萬(wàn)個(gè)虛擬線程。

使用虛擬線程是，通常建議調(diào)用堆棧不要過(guò)深，只執(zhí)行單個(gè) HTTP 客戶端調(diào)用或單個(gè) JDBC 查詢即可。盡管虛擬線程支持線程局部變量和可繼承的線程局部變量，但我們應(yīng)該仔細(xì)考慮后再使用它們，因?yàn)閱蝹€(gè) JVM 可能運(yùn)行數(shù)百萬(wàn)個(gè)虛擬線程。

虛擬線程適合用于運(yùn)行有大量阻塞 I/O 操作的任務(wù)，而不是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的 CPU 密集型任務(wù)。

為什么建議使用虛擬線程？

在高吞吐量、高并發(fā)應(yīng)用程序中推薦使用虛擬線程，尤其是那些包含大量并發(fā)任務(wù)且大部分時(shí)間都在等待阻塞 I/O 操作的應(yīng)用程序中。

使用虛擬線程可以讓?xiě)?yīng)用程序就算使用同步阻塞 API，也能對(duì)操作系統(tǒng)的硬件資源利用達(dá)到近乎完美水平。

可以說(shuō)，虛擬線程的引入，以后程序員就算是使用 Java 中同步阻塞 API 也可以開(kāi)發(fā)出高性能、高吞吐量的應(yīng)用程序。

最后總結(jié)一下，虛擬線程是一種輕量級(jí)線程，帶給了程序員一種新的編程體驗(yàn)。

編寫(xiě)高性能、高吞吐量應(yīng)用程序時(shí)使用虛擬線程配合同步阻塞 API 就能得到與異步編程模型相媲美的性能，并且避免了異步編程模型的編程復(fù)雜度。比如在 Spring Boot3.2 中，Tomcat 就可以通過(guò)啟用虛擬線程帶來(lái)可觀的性能提升。