网易面试:SpringBoot如何开启虚拟线程?

虚拟线程(Virtual Thread)也称协程或纤程,是一种轻量级的线程实现,与传统的线程以及操作系统级别的线程(也称为平台线程)相比,它的创建开销更小、资源利用率更高,是 Java 并发编程领域的一项重要创新。

PS:虚拟线程正式发布于 Java 长期支持版(Long Term Suort,LTS)Java 21(也就是 JDK 21)。

虚拟线程是一种在 Java 虚拟机(JVM)层面实现的逻辑线程,不直接和操作系统的物理线程一一对应,因此它可以减少上下文切换所带来的性能开销。

操作系统线程、普通线程(Java 线程)和虚拟线程的关系如下:

1.虚拟线程使用

虚拟线程的创建有以下 4 种方式:

  1. Thread.startVirtualThread(Runnable task)
  2. Thread.ofVirtual().unstarted(Runnable task)
  3. Thread.ofVirtual().factory()
  4. Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()

具体使用如下。

1.1 startVirtualThread

创建虚拟线程,并直接启动执行任务:

java 复制代码
// 创建并启动虚拟线程
Thread.startVirtualThread(() -> {
    System.out.println("Do virtual thread.");
});

1.2 unstarted

只创建虚拟线程,但不直接启动(创建之后通过 start 启动):

java 复制代码
// 创建虚拟线程
Thread vt = Thread.ofVirtual().unstarted(()->{
    System.out.println("Do virtual thread.");
});
// 运行虚拟线程
vt.start();

1.3 factory

先创建虚拟线程工厂,然后再使用工厂创建虚拟线程,之后再调用 start() 方法进行执行:

java 复制代码
// 创建虚拟线程工厂
ThreadFactory tf = Thread.ofVirtual().factory();
// 创建虚拟线程
Thread vt = tf.newThread(()->{
    System.out.println("Do virtual thread.");
});
// 运行虚拟线程
vt.start();

1.4 newVirtualThreadPerTaskExecutor

创建虚拟线程池:

java 复制代码
// 创建一个支持虚拟线程的线程池
ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
executor.submit(()->{
    System.out.println("Do virtual thread.");
});

2.虚拟线程 VS 普通线程

虚拟线程和普通线程的区别主要体现在以下几点:

  1. 普通线程是和操作系统的物理线程是一一对应的,而虚拟线程是 JVM 层面的逻辑线程,并不和操作系统的物理线程一一对应,它可以看作是轻量级的线程。
  2. 普通线程默认创建的是用户线程(而守护线程),而虚拟线程是守护线程,并且其守护线程的属性不能被修改,如果修改就会报错,如下图所示:
  1. 虚拟线程由 JVM 调度和使用,避免了普通线程频繁切换的性能开销,所以相比于普通的线程来说,运行效率更高。

3.SpringBoot开启虚拟线程

以最新版的 Spring Boot 3.x 为例,我们开启虚拟线程很简单,只需要在 Spring Boot 配置文件中设置"spring.threads.virtual.enabled"为"true"即可开启,以 application.yml 为例,启用虚拟线程配置如下:

yaml 复制代码
spring:
  threads:
    virtual:
      enabled: true # 启用虚拟线程

这样 Spinrg Boot 在启动 Tomcat 容器时,会使用一个虚拟线程执行器来代表原有的平台线程池。

PS:这里是虚拟线程执行器,不是虚拟线程池。

如果以上配置未生效的话,还可以通过修改 Tomcat 配置类,让其使用虚拟线程来处理每一个请求,配置代码如下:

java 复制代码
import java.util.concurrent.Executors;

import org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatProtocolHandlerCustomizer;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class TomcatConfiguration {
    @Bean
    public TomcatProtocolHandlerCustomizer<?> protocolHandlerVirtualThreadExecutorCustomizer() {
        return protocolHandler -> {
            // 使用虚拟线程来处理每一个请求
            protocolHandler.setExecutor(Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor());
        };
    }
}

4.异步任务开启虚拟线程

如果你想为 Spring Boot 中的异步任务 @Async 也配置虚拟线程的话,可以在 AsyncConfigurer 配置类中设置,配置代码如下:

java 复制代码
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.task.support.TaskExecutorAdapter;
import org.springframework.scheduling.annotation.AsyncConfigurer;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;

@Configuration
@EnableAsync  // 开启异步任务
public class AsyncTaskConfiguration implements AsyncConfigurer {
    @Override
    public Executor getAsyncExecutor() {
        return new TaskExecutorAdapter(Executors.newThreadPerTaskExecutor(Thread.ofVirtual().name("virtual-async#", 1).factory()));
    }
}

课后思考

说说虚拟线程的底层实现?有了虚拟线程后还需要虚拟线程池吗?为什么?

本文已收录到我的面试小站 www.javacn.site,其中包含的内容有:Redis、JVM、并发、并发、MySQL、Spring、Spring MVC、Spring Boot、Spring Cloud、MyBatis、设计模式、消息队列等模块。