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释放性能：Java Web 框架中的虚拟线程

来源：dev.to 2024-09-20 17:30:55 0浏览收藏

本篇文章主要是结合我之前面试的各种经历和实战开发中遇到的问题解决经验整理的，希望这篇《释放性能：Java Web 框架中的虚拟线程》对你有很大帮助！欢迎收藏，分享给更多的需要的朋友学习~

使用虚拟线程提升您的 java web 应用程序 — 速度与简单性相结合，性能打破了该领域的所有记录！

随着 java 继续其创新之旅，project loom 虚拟线程的出现有望改变开发人员处理 java web 框架中并发性的方式。虚拟线程承诺释放无与伦比的可扩展性、增强性能并以前所未有的方式简化开发。在本博客中，我们将深入探讨虚拟线程对流行 java web 框架的变革性影响，将它们与传统线程模型进行比较，并引导您完成实际示例，其中包含展示其潜力的代码片段。准备好探索 java 并发的未来！

java web 框架中的并发困境

像 spring、quarkus 和 micronaut 这样的 java web 框架传统上依赖于标准线程模型，通常利用线程池来管理传入请求。虽然这种方法很有效，但它也面临着一系列挑战：

线程开销：传统线程消耗大量内存，导致显着的开销并限制可扩展性，特别是在高流量环境中。
复杂性增加：管理线程池、处理同步和防止线程耗尽可能会给 web 应用程序带来不必要的复杂性。
可扩展性障碍：随着并发请求量的增加，线程池可能成为瓶颈，导致延迟增加和吞吐量下降。

这为虚拟线程的变革潜力奠定了基础。

进入虚拟线程：并发的新时代

虚拟线程是超轻量级的，可以创建大量数字，而无需与传统线程相关的繁重开销。这项创新使 web 框架能够更有效地管理大量并发请求，从而显着增强可扩展性和性能。

虚拟线程与传统线程：java web 框架中的终极对决

随着 java 的不断发展，虚拟线程的引入正在改变 web 开发人员的游戏规则。在这场终极对决中，虚拟线程将与 spring boot、quarkus 和 micronaut 等各种 java web 框架中的传统线程模型进行正面交锋。让我们深入了解这场激动人心的比赛，看看虚拟线程如何通过提高性能、可扩展性和简单性来带领您的团队取得胜利。

示例 1：spring boot — 异步任务之战

传统方法：经验丰富的团队
spring boot 中的传统方法依赖于经过验证的 @async 注释来处理异步任务。这种经验丰富的策略对我们很有帮助，但它也带来了一些包袱，特别是在面对大量任务时。

import org.springframework.scheduling.annotation.async;
import org.springframework.stereotype.service;

@service
public class taskservice {
    @async
    public void executetask() throws interruptedexception {
        thread.sleep(2000);
        system.out.println("task executed by thread: " + thread.currentthread().getname());
    }
}

虚拟线程方法：后起之秀
虚拟线程是团队中的后起之秀。使用虚拟线程，您可以轻松处理异步任务，消除传统线程的负担。结果呢？更精简、更快、更高效的团队绩效。

import org.springframework.stereotype.service;

@service
public class taskservice {

    public void executetask() throws interruptedexception {
        thread.startvirtualthread(() -> {
            try {
                thread.sleep(2000);
                system.out.println("task executed by virtual thread: " + thread.currentthread().getname());
            } catch (interruptedexception e) {
                throw new runtimeexception(e);
            }
        }).join();
    }
}

示例 2：quarkus — 并发挑战

传统方法：守旧派
quarkus 处理并发 http 请求的传统方法涉及经典的线程池模型。虽然可靠，但这种方法可能会在高并发的压力下陷入困境，从而导致潜在的瓶颈。

import javax.ws.rs.get;
import javax.ws.rs.path;

@path("/hello")
public class traditionalexampleq {

    @get
    public string hello() throws interruptedexception {
        thread.sleep(1000);
        return "hello, medium!";
    }
}

虚拟线程方法：新的竞争者
新的竞争者虚拟线程以无与伦比的效率迎接挑战。通过允许 quarkus 无缝处理大量并发请求，虚拟线程为团队带来了敏捷性和速度，确保在并发挑战中取得胜利。

import javax.ws.rs.get;
import javax.ws.rs.path;

@path("/hello")
public class virtualexampleq {

    @get
    public string hello() {
        var result = thread.startvirtualthread(() -> {
            try {
                thread.sleep(1000);
                return "hello, medium!";
            } catch (interruptedexception e) {
                throw new runtimeexception(e);
            }
        });
        return result.join();
    }
}

示例 3：micronaut — 非阻塞游戏

传统方法：经典剧本
micronaut 传统的非阻塞 i/o 操作一直是其经典剧本的一部分。虽然有效，但这些策略可能很复杂且占用资源，有时会减慢团队的速度。

import io.micronaut.http.annotation.controller;
import io.micronaut.http.annotation.get;

@controller("/hello")
public class traditionalexamplem {

    @get("/")
    public string index() throws interruptedexception {
        thread.sleep(1000);
        return "hello, medium!";
    }

虚拟线程方法：游戏规则改变者
虚拟线程在不牺牲性能的情况下简化了剧本，成为 micronaut 的游戏规则改变者。通过这一新策略，团队可以轻松执行非阻塞操作，从而提高整体效率。

import io.micronaut.http.annotation.controller;
import io.micronaut.http.annotation.get;

@controller("/hello")
public class virtualexamplem {

    @get("/")
    public string index() {
        var result = thread.startvirtualthread(() -> {
            try {
                thread.sleep(1000);
                return "hello, medium!";
            } catch (interruptedexception e) {
                throw new runtimeexception(e);
            }
        });
        return result.join();
    }
}

示例 4：spring boot — 数据处理对峙

传统方法：重量级
使用传统线程并行处理大型数据集感觉像是一场重量级比赛。旧策略涉及资源密集型操作，可能会减慢团队的动力。

import java.util.list;
import java.util.concurrent.executorservice;
import java.util.concurrent.executors;

public class dataprocessor {

    public void processdata(list data) {
        executorservice executorservice = executors.newfixedthreadpool(10);
        for (string item : data) {
            executorservice.submit(() -> {
                // process each item
                processitem(item);
            });
        }
        executorservice.shutdown();
    }

    private void processitem(string item) {
        system.out.println("processing item: " + item);
    }
}

虚拟线程方法：轻量级冠军
轻量级冠军 virtual threads 凭借更高效的并行数据处理方法进入了擂台。通过减少资源消耗，虚拟线程使团队能够轻松处理大型数据集，从而提供出色的性能。

import java.util.list;
import java.util.concurrent.executorservice;
import java.util.concurrent.executors;

public class dataprocessor {

    public void processdata(list data) {
        executorservice executorservice = executors.newvirtualthreadpertaskexecutor();
        for (string item : data) {
            executorservice.submit(() -> {
                // process each item
                processitem(item);
            });
        }
        executorservice.shutdown();
    }

    private void processitem(string item) {
        system.out.println("processing item: " + item);
    }
}

示例 5：quarkus — 高并发对决

传统方法：经验丰富的战士
在 quarkus 中，使用传统线程管理高并发任务一直是经验丰富的战士的方法。然而，保守派可能很难跟上不断增长的需求，导致执行时间变慢。

import io.quarkus.runtime.startupevent;

import javax.enterprise.event.observes;
import java.util.concurrent.executorservice;
import java.util.concurrent.executors;

public class taskmanager {

    void onstart(@observes startupevent ev) {
        executorservice executorservice = executors.newfixedthreadpool(10);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            executorservice.submit(() -> {
                // execute a high-concurrency task
                executetask();
            });
        }
        executorservice.shutdown();
    }

    private void executetask() {
        system.out.println("task executed by thread: " + thread.currentthread().getname());
    }
}

虚拟线程方法：敏捷挑战者
敏捷的挑战者 virtual threads 以无与伦比的速度和灵活性进入决斗。通过轻松管理高并发任务，虚拟线程确保 quarkus 保持快速响应，赢得高并发对决。

`import io.quarkus.runtime.StartupEvent;

import javax.enterprise.event.Observes;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TaskManager {

    void onStart(@Observes StartupEvent ev) {
        ExecutorService executorService = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            executorService.submit(() -> {
                // Execute a high-concurrency task
                executeTask();
            });
        }
        executorService.shutdown();
    }

    private void executeTask() {
        System.out.println("Task executed by virtual thread: " + Thread.currentThread().getName());
    }
}`

游戏规则改变者还是陷阱？应对虚拟线程的挑战

这些示例演示了虚拟线程如何在不同 java web 框架的各种场景中简化和增强并发管理。通过利用虚拟线程，您可以获得更好的性能、可扩展性和更简单的代码，从而更轻松地构建响应灵敏且高效的 web 应用程序。

尽管虚拟线程带来了很多好处，但了解可能影响您的游戏计划的潜在挑战至关重要。需要注意以下几点：

阻塞 i/o：防御弱点 就像任何强大的防御一样，如果 i/o 操作阻塞，虚拟线程可能会失败。为了让您的团队保持一流的性能，请确保您的 web 框架或应用程序在 i/o 任务期间不会阻塞虚拟线程。
线程局部变量：策略转变 虚拟线程处理线程局部变量的方式与传统线程不同。这种战术转变可能会影响严重依赖这些变量的应用程序，因此请保持警惕并相应地调整您的策略。
库兼容性：未知的对手 并非所有第三方库都完全支持虚拟线程。这个未知的对手可能会带来挑战，因此彻底的测试是确保您的团队使用所有必要工具顺利进行比赛的关键。

这些挑战就像游戏中的棘手玩法 - 理解它们将帮助您充分利用虚拟线程，同时避免胜利之路上的任何潜在陷阱。

最终哨声：虚拟线程在 java web 框架中获胜

虚拟线程将彻底改变 java web 框架处理并发的方式，从而导致游戏发生重大转变。通过削减开销、简化线程管理和提高可扩展性，虚拟线程使开发人员能够制作更高效、响应速度更快的 web 应用程序。无论您使用的是 spring、quarkus 还是 micronaut，将虚拟线程引入您的框架阵容都可以带来改变游戏规则的性能增强。

在这场对决中，virtual threads 证明了自己是 mvp（最有价值玩家），在卓越 web 应用程序性能的竞赛中取得了胜利。