【Java】虚拟线程详解

前言

虚拟线程在JDK19得时候已经推出，在预览模式中即可使用，在JDK21中虚拟线程正式成为标准特性，今天就主要介绍一下虚拟线程的使用方法。

一、虚拟线程介绍

虚拟线程是轻量级的线程，与平台线程不同的是虚拟线程由 JVM 管理而不是操作系统直接管理，这使得创建数百万个虚拟线程成为可能，而不会产生传统平台线程的开销，虚拟线程实际上运行在平台线程上，多个虚拟线程可以共享同一个平台线程，虚拟线程的概念和python的携程是同一类概念。虚拟线程利用了 Java 的 Fork-Join 框架来调度和管理，Fork-Join 框架提供了一个工作窃取（work-stealing）算法，可以高效地在不同的载体线程之间分配任务，JVM 内部使用 FIFO 队列来维护就绪状态的虚拟线程。

主要优势

优势	说明
高吞吐量	虚拟线程非常轻量，可以轻松创建大量线程来处理并发任务
降低资源消耗	相比于平台线程，虚拟线程占用的内存更少，上下文切换开销更小
简化并发编程	可以使用简单的阻塞式 I/O 操作，而不用担心阻塞宝贵的平台线程
更好的伸缩性	应用程序可以更好地扩展以处理大量并发连接

二、虚拟线程应用场景

虚拟线程适用于I/O密集型任和阻塞式任务。虚拟线程的主要设计目标是处理大量I/O密集型任务，如网络请求、数据库访问等；虚拟线程有透明的挂起和恢复机制，当虚拟线程执行阻塞操作时，JVM会自动将其从平台线程上解绑，让平台线程可以执行其他任务

虚拟线程适用于阻塞式任务
注意：

避免用于 CPU 密集型任务：对于计算密集型任务，传统的平台线程可能更合适

结合 CompletableFuture 使用：可以与 CompletableFuture 结合使用，构建复杂的异步处理流程

三、虚拟线程创建方式和用法

（一）使用Thread.ofVirtual()创建

java 复制代码

Thread virtualThread = Thread.ofVirtual()
                .name("虚拟线程")
                .start(() -> {
                    System.out.println("下次呢行名: " + Thread.currentThread());
                });

（二）使用Thread.startVirtualThread()创建

java 复制代码

 Thread.startVirtualThread(() -> {
            System.out.println("执行");
        });

（三）使用Executors创建（推荐使用此方式来构建）

java 复制代码

try (ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
            Future<String> future = executor.submit(() -> {
                Thread.sleep(1000); // 不会阻塞平台线程
                return "结果";
            });
            try {
                //获取结果
                System.out.println(future.get());
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } catch (ExecutionException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

注意： 为什么推荐使用使用Executors创建虚拟线程?

ExecutorService 提供了统一的任务调度机制，能够自动管理虚拟线程的生命周期，避免手动创建和销毁线程带来的复杂性。

通过 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor() 创建的虚拟线程池，会在任务完成后自动回收资源，减少内存泄漏风险。

四、案例Demo

java 复制代码

public static void main(String[] args) {
        //使用Executors构建百万虚拟线程
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        //使用CountDownLatch统一返回结果
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1000000);
        try (ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++){
                executor.submit(() -> {
                    try {
                        Thread.sleep(1000); //模拟任务执行1s
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                    latch.countDown(); // 每个任务完成后计数减一
                });

            }
            try {
                latch.await(); // 等待所有任务完成
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("创建并执行一百万个虚拟线程耗时: " + (endTime - startTime) + " ms");
        }
    }

执行结果：

可见，百万级任务执行只需要大概19s，相对于平台线程来说，极大提高了效率。

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