Java传统线程和虚拟线程有什么区别？

最新推荐文章于 2025-02-14 14:52:37 发布

遇事不决问清风

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文章标签： java python 开发语言

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什么是虚拟线程（Virtual Threads）？

虚拟线程是JDK 21中最受关注且对并发编程影响深远的特性。虚拟线程极大地降低了创建和管理线程的成本，允许开发人员轻松地编写和维护高并发应用程序。由于其轻量级特性，开发者可以创建大量的并发任务，而不会像传统线程那样面临线程上下文切换和内存消耗等问题。虚拟线程与Go语言中的协程类似，使得编写高并发、高吞吐量的应用程序变得更加简单和高效，尤其在处理I/O密集型任务时，能够显著提升系统的并发能力。

传统线程和虚拟线程

创建操作系统线程（传统线程）：

Thread thread = new Thread(() -> {
    System.out.println("Hello, World!");
});

调度层次：此代码创建了一个标准的Java平台线程（即操作系统线程），它是由Java语言提供的java.lang.Thread类实例化并启动的。这类线程是操作系统内核直接调度和管理的实体，与操作系统的原生线程一一对应。它们的生命周期、调度和上下文切换由底层操作系统负责。
资源消耗：每个操作系统线程都会占用一定的系统资源，如内存（线程栈）、内核数据结构等。创建和销毁这类线程的开销相对较大，尤其是在需要频繁创建和销毁线程的场景下。
并发能力：虽然操作系统线程能够提供良好的并发执行能力，但由于其资源消耗较大，当需要创建大量并发任务时，可能会受到操作系统的限制（如最大线程数），并且过多的线程会导致上下文切换频繁，影响性能。
阻塞行为：当一个操作系统线程因I/O操作或其他原因阻塞时，它会释放CPU给其他线程使用，但此时仍占用着线程资源。在高并发I/O密集型应用中，大量阻塞线程可能导致资源浪费和并发效率降低。
API与语义：使用new Thread()构造函数创建线程，并传入一个Lambda表达式作为线程的Runnable任务。调用thread.start()方法启动线程。

创建Java虚拟线程（Project Loom中的虚拟线程）：

Thread virtualThread = Thread.startVirtualThread(() -> {
    System.out.println("Hello, World!");
});

调度层次：这段代码创建了一个Java虚拟线程，它是Java平台在JDK 19（假设为正式发布版本的时间）引入的一项新特性，基于Project Loom项目。虚拟线程本质上是用户空间的线程，由Java虚拟机（JVM）自身进行调度，而非直接对应到操作系统内核线程。虚拟线程被映射到少量的平台线程（通常远小于虚拟线程数量）上执行。
资源消耗：虚拟线程的创建和销毁成本极低，几乎等同于创建一个轻量级对象。这使得应用程序可以轻松地创建和管理成千上万的并发任务，而不会遇到传统线程的资源瓶颈。
并发能力：由于虚拟线程的轻量化特性，它们能够提供更高的并发能力。即使面对大规模并发任务，虚拟线程也能有效利用系统资源，减少上下文切换开销，尤其适合处理大量阻塞等待（如I/O操作）的任务。
阻塞行为：当虚拟线程阻塞时，JVM可以将其从当前平台线程上解绑，让其他虚拟线程使用同一平台线程继续执行，从而避免了资源浪费。当阻塞的虚拟线程恢复执行条件时，它会被重新绑定到一个可用的平台线程上。
API与语义：使用静态方法Thread.startVirtualThread()直接创建并启动一个虚拟线程，同样传入一个Lambda表达式作为线程的Runnable任务。注意，这是针对Project Loom新增的API，反映了虚拟线程特有的创建和启动方式。

总结（区别）

综上所述，传统操作系统线程与Java虚拟线程的主要区别在于：
调度机制：前者由操作系统内核直接调度，后者由JVM在用户空间调度。
资源占用：前者资源消耗大，后者资源消耗极小。
并发效率：前者在大量线程场景下可能受限于系统资源和上下文切换，后者能提供更高并发和更高效的阻塞管理。
API使用：前者通过new Thread()构造函数创建并显式调用start()方法启动，后者通过Thread.startVirtualThread()静态方法直接创建并启动。