java19发布,简单聊聊虚拟线程(协程)

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golang让大家印象深刻的就是协程了,可以用同步方式去写一些异步代码,并且基本上协程随便用用性能也还不错;由于协程是用户级别的线程,并且协程的创建销毁切换都是由应用系统及用户决定,所以创建和销毁开销很小,内存占用也很小;

但是有些注意的问题:

(1)协程并不是所有地方都适用,比如会阻塞线程的地方,由于协程就是运行在os线程之上,既然os线程都阻塞了,协程也就无用武之地; (2)如果是计算密集型的处理,则使用协程的收益基本和普通线程一样; (3)大家都知道协程的优势体现在io密集型处理任务上,但是这里有个条件就是,该io密集型任务其中的io操作时非阻塞的,不能够阻塞线程;例如网络io(非阻塞io,io多路复用) 比如http服务中的非阻塞,mysql异步驱动,redis异步驱动等,其中任一链条有同步阻塞的情况,则效率大打折扣;

说说java的协程与普通线程场景使用对比

1.对于sleep

(1)文档介绍,并且官方放出的视频中提到,如果有一项操作,就是使用少量线程并发执行一个任务,该任务进行睡眠10秒操作,如果是协程则非常好的实现;

public static void main(String[] args){
        try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
            IntStream.range(0, 10000).forEach(i -> {
                executor.submit(() -> {
                    Thread.sleep(Duration.ofSeconds(10));
                    System.out.println(i);
                    return i;
                });
            });
        }
    }

如果是普通线程,则可能需要创建10000个线程并发执行,或者使用线程池分批处理,又或者达到相同效果,则使用定时任务处理,虽然到达一样的输出效果,但就脱离了场景;

public static void main(String[] args) {
        //创建大量线程
        IntStream.range(0, 10000).forEach(i -> {
            new Thread(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000 * 10);
                } catch (InterruptedException e) {}
                System.out.println(i);
            }).start();
        });
        //...
    }

其实在java虚拟线程中,执行sleep是进行了特殊处理的,并且这个场景不不常见;

2.对于HTTP请求方面

(1)如果一样是同时对10000个不同接口进行http并发请求调用,并且每个接口都耗时10秒,想要10秒后同时拿到响应结果,怎么处理; 如果是java普通线程则还是要创建10000个线程,使用线程池则只能分批次执行,达不到预期效果; 但是如果学过golang的同学,则很好实现;

func say0() {
	res, _ := http.Get("http://localhost:18080/wfcm-api/version")
	defer res.Body.Close()
	body, _ := ioutil.ReadAll(res.Body)
	fmt.Println(string(body))
}

func main() {
	for i := 0; i < 10000; i++ {
		go say0()
	}
	time.Sleep(1000 * time.Second)
}

那么如果使用java虚拟线程,也能达到同样效果;

协程是怎么发挥在网络io处理上的

其实就是上面说的,首要条件就是基于了网络io的非阻塞,及nio特性上,并且使用到io多路复用(epoll等),使得性能更高; 如果是普通线程,处理大量网络io,需要大量线程创建销毁以及切换,由于存在用户空间和内核空间的切换等,是非常消耗资源并且性能不高;

无论是http服务器处理请求或者http客户端发送请求,其建立在nio的基础上,其等待socket连接的建立,有可读内存可写内容,都是非阻塞的; 所以在代码上可以看出,都是在用很少线程资源做循环去查询处理socket连接状态,比如写操作是非阻塞,读操作也是非阻塞直接返回,需要不断查询连接是否有可读内容到来;

java以nio的方式请求http

package nio;

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;

public class JavaNioHttpClient {
    private static byte[] request = null;

    static {
        StringBuffer temp = new StringBuffer();
        temp.append("GET /wfcm-api/version HTTP/1.1\r\n");
        temp.append("Host: 127.0.0.1:8080\r\n");
        temp.append("Connection: keep-alive\r\n");
        temp.append("Cache-Control: max-age=0\r\n");
        temp.append("User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 5.1) AppleWebKit/536.11 (KHTML, like Gecko) Chrome/20.0.1132.47 Safari/536.11\r\n");
        temp.append("Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8\r\n");
        temp.append("Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch\r\n");
        temp.append("Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8\r\n");
        temp.append("Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3\r\n");
        temp.append("\r\n");
        request = temp.toString().getBytes();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        sendHttpRequest();
    }

    public static void sendHttpRequest() throws Exception {
        try {
            final SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("localhost", 18080));
            final Charset charset = Charset.forName("UTF-8");// 创建GBK字符集
            socketChannel.configureBlocking(false);//配置通道使用非阻塞模式

            while (!socketChannel.finishConnect()) {
                Thread.sleep(10);
            }
            //此处写是非阻塞
            socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(request));
            int read = 0;
            boolean readed = false;
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            //此处读也是非阻塞,需要不断查询是否有可读内容
            while ((read = socketChannel.read(buffer)) != -1) {
                if (read == 0 && readed) {
                    break;
                } else if (read == 0) {
                    continue;
                }
                buffer.flip();// flip方法在读缓冲区字节操作之前调用。
                System.out.println(charset.decode(buffer));
                // 使用Charset.decode方法将字节转换为字符串
                buffer.clear();// 清空缓冲
                readed = true;
            }
            System.out.println("----------------");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服务器端略....