JDK 21的發布標志著Java發展的一個重要里程碑。這是一個長期支持(LTS)版本，確保Oracle至少八年的穩定性和支持。在這個版本中，Java開發人員引入了幾個新特性，包括虛擬線程、記錄模式、switch語句的模式匹配、外部函數和內存API以及ZGC垃圾收集器。

虛擬線程的意義

在這些特性中，虛擬線程脫穎而出，成為并發Java應用程序領域的游戲規則改變者。虛擬線程有可能徹底改變開發人員編寫和管理并發代碼的方式。它們提供了額外的好處，使它們成為高吞吐量并發應用程序的理想選擇。

虛擬線程的優勢

虛擬線程帶來了幾個優勢，使其有別于傳統的平臺線程：

l 高效的內存使用：與傳統線程相比，虛擬線程消耗的內存要少得多。JVM智能地管理虛擬線程的內存，支持多個虛擬線程的重用和高效分配。

l 優化的CPU使用率：虛擬線程的CPU效率更高。JVM可以在同一個底層OS線程上調度多個虛擬線程，消除了上下文切換的開銷。

l 易用性：虛擬線程更容易使用和管理。JVM負責它們的生命周期，消除了手動創建和銷毀的需要。這簡化了并發Java應用程序的開發和維護。

了解線程類型

為了理解虛擬線程的重要性，讓我們簡單地研究一下三種類型的線程：

1.操作系統線程(本機線程)：這些是現代操作系統中的基本執行單元。每個操作系統線程都有自己的堆棧、程序計數器和寄存器組，由操作系統內核管理。

2.平臺線程(傳統Java線程)：平臺線程構建在操作系統線程之上，但由Java虛擬機(JVM)管理。它們提供了更有效的調度和資源利用。平臺線程是以傳統方式實現的java.lang.Thread的一個實例，作為操作系統線程的一個薄薄的包裝。

3.虛擬線程：虛擬線程是java.lang的實例，線程不綁定到特定的操作系統線程。單個操作系統線程可以服務多個虛擬線程。虛擬線程甚至比傳統線程更輕、更高效，它們可以用來提高并發Java應用程序的性能、可伸縮性和可靠性。

傳統線的挑戰

線程是并發服務器應用程序的構建塊，近三十年來一直是Java不可或缺的一部分。不幸的是，傳統Java線程的創建和維護成本很高。可用線程的數量是有限的，因為JDK將線程實現為操作系統(OS)線程的包裝器。操作系統線程的成本很高，所以我們不能擁有太多的線程，這使得實現不適合每個請求一個線程的風格，這限制了Java服務器可以處理的并發請求的數量，從而影響了服務器應用程序的可伸縮性。

向線程共享的轉變

經過一段時間，為了能夠最大限度地擴展和利用硬件，java開發人員從每個請求一個線程的風格轉變為線程共享風格。在線程共享中，請求處理代碼不是從頭到尾在一個線程上處理請求，而是在等待另一個I/O操作完成時將其線程返回到一個池中，以便該線程可以服務于其他請求。

這種細粒度的共享節省了線程，但需要異步編程技術。異步編程是一種復雜且容易出錯的提高可伸縮性的方法，并且它與Java服務器應用程序中常見的每請求線程風格不兼容。

引入虛擬線程

虛擬線程提供了一個引人注目的解決方案，可以在增強并發性的同時保持每個請求一個線程的風格。它們不依賴于特定的操作系統線程，允許更大的并發性。虛擬線程僅在CPU受限的任務期間消耗操作系統線程。當它們遇到阻塞的I/O操作時，它們會自動掛起，而不會獨占一個OS線程。創建和管理虛擬線程非常簡單，消除了對池的需求。

虛擬線程是短暫的，執行特定的任務，并且數量豐富。平臺線程是重量級的、長壽的，并且可能需要池化。使用虛擬線程保持了每個請求一個線程的風格，同時優化了硬件利用率。

JDK21的未來

需要注意的是，JDK 21的目標不是取代傳統的線程實現，而是提供一種有效的替代方案。開發人員可以根據他們的具體需求，靈活地在虛擬線程和平臺線程之間進行選擇。

結論

Java開發人員長期依賴線程進行并發編程。隨著JDK 21中虛擬線程的引入，在保持熟悉的編程風格的同時實現高并發變得更加容易。虛擬線程對于處理大量用戶請求的服務器應用程序尤其有價值，可以在不斷變化的環境中提供效率和可伸縮性。