JDK21 性能提升 20 倍

2023-10-20 微信公众号 Java技术指北

JDK21 发布已经过去1个月时间了，除了每次发版必然更新的GC机制，和一些增强功能外，还引入了一个全新的概念——虚拟线程。

什么是虚拟线程

先来看一下官方对虚拟线程（Visual Threads）的描述(已翻译):

如今，JDK中JAVA.lang.Thread的每个实例都是一个平台线程。平台线程在底层操作系统线程上运行Java代码，并在代码的整个生命周期中捕获操作系统线程。平台线程的数量限制为操作系统线程的数量。

虚拟线程是java.lang.thread的一个实例，它在底层操作系统线程上运行java代码，但在代码的整个生命周期内不会捕获该操作系统线程。这意味着许多虚拟线程可以在同一个操作系统线程上运行Java代码，从而有效地共享代码。

虽然平台线程独占了宝贵的操作系统线程，但虚拟线程却没有。虚拟线程的数量可以比操作系统线程的数量大得多。

虚拟线程是JDK而不是OS提供的线程的轻量级实现。它们是用户模式线程的一种形式，在其他多线程语言中也很成功（例如Go中的goroutines和Erlang中的processes）。用户模式线程甚至在早期版本的Java中被称为“绿色线程”，当时操作系统线程还不成熟和广泛使用。然而，Java的绿色线程都共享一个操作系统线程（M:1调度），并且最终被平台线程所超越，后者被实现为操作系统线程的包装器（1:1调度）。虚拟线程采用M:N调度，其中大量（M）虚拟线程被调度在少量（N）OS线程上运行。

简而言之，现在我们可以轻松地创建一个轻量级的虚拟线程，实现简单性，同时充分发挥硬件性能。

可以概括为: 轻量、多路复用、开销极小、异步编程、可移植性

测试

开始一个简单的测试：1万并发阻塞1秒模仿web连接池，使用Thread.sleep(1) 模拟IO操作需要的时间。

public static void mAIn(String[] args) throws InterruptedException {
    long l = System.currentTimeMillis();
//    normal();
    virtual();
    System.out.println(System.currentTimeMillis() - l);
}

先使用常规线程池方式运行：

public static void normal() throws InterruptedException {
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(200);
    for (int i=0; i < 10000; i++) {
        executor.execute(() -> {
            try {
                System.out.println("normal");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
    executor.shutdown();
    executor.awaitTermination(100, java.util.concurrent.TimeUnit.SECONDS);
}

得到如下结果：

JDK21 性能提升 20 倍图片

使用 JDK21 虚拟线程池运行：

public static void virtual() throws InterruptedException {
    ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
    for (int i=0; i < 10000; i++) {
        executor.execute(() -> {
            try {
                System.out.println("jdk21");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
    executor.shutdown();
    executor.awaitTermination(100, java.util.concurrent.TimeUnit.SECONDS);
}

得到如下结果：

JDK21 性能提升 20 倍图片

20多倍的提速！！！

我不理解，但我大受震撼！！！

如果有朋友想自己测试一下虚拟线程，或者JDK21的其他新特性，可以尝试一下哦~

JDK21 官网下载链接：https://download.oracle.com/graalvm/21/latest/graalvm-jdk-21_windows-x64_bin.zip

目前虚拟线程还属于预览版本，没有正式启用。如果是IDEA 开发工具，在启动的时候，需要配置VM参数 --enable-preview

JDK21 性能提升 20 倍图片

小结

经过测试，在该例子中，Executors.newFixedThreadPool( size ); size的值越大，普通的线程池用时越短，在线程池的大小开放到 10000后，用时几乎一样。

应该是本例的IO操作是Thread.sleep的缘故，所以不会占用CPU资源。

传统的线程池，一般我们会指定核心线程数量为 CPU核心数*4，最大线程数为 CPU核心数*8，而在虚拟线程池中，不需要指定线程数，JDK会自动根据资源占用情况，创建合适数量的线程，追求更高的吞吐量。

听说springboot3.2.0版本开始，springboot要把webflux底层也改成虚拟线程了，不知道以后会不会把所有的关于异步线程的地方都改成虚拟线程。

了不起是觉得这个虚拟线程真是个好东西，简单易用，再也不纠结怎么配置线程池，根据硬件自适应，效率极高。

现在Spring6是基于JDK17的，不知道下个大版本更新会不会直接更新到有虚拟线程稳定发布的JDK版本，期待！