JDK 21 这个版本中最受瞩目、最值得期待的一个特性就是Virtual Threads-虚拟线程，根据官方介绍，虚拟线程的出现，开启了并发编程的新纪元，轻量且高效，用更少的开销，处理更多的任务。
什么是 Java 虚拟线程？
Java 虚拟线程是指一种在 Java 虚拟机（JVM）中实现的轻量级线程，也被称为用户线程。和传统操作系统线程相比，Java 虚拟线程的创建和销毁速度更快，开销更小，可以大量创建，更适合轻量级任务场景。
虚拟线程在 Java 中的实现方式是通过协作式线程调度（Cooperative Thread Scheduling）来完成的。这种调度方式是将线程的执行权从（运行中的）线程主动交给另一个处于等待状态的线程，从而达到多个线程并发执行的目的。
Java 虚拟线程的实现
Java 虚拟线程是在用户空间实现的。Java 程序是运行在 JVM 中的，JVM 本身就是一个进程，不受操作系统的管辖。
Java 虚拟线程是由 Java 虚拟机自己管理的，而不是操作系统。JVM 每隔一段时间就会主动触发一次线程调度，将执行权交给其他线程，以便让等待执行的线程得到运行机会。
Java 虚拟线程的应用
Java 虚拟线程广泛应用于轻量级任务场景，例如协议处理、IO 处理、计算密集型任务、GUI 事件监听等。其优势是可以针对大量的小型任务，采用小的线程池或线程缓存来提高程序的效率和性能。
下面是虚拟线程的使用场景：
1 短时间的任务
Java 虚拟线程适用于短时间的任务，如网络通信、IO 操作等，这些任务通常很快就能够完成，不占用太多计算资源，但需要频繁切换线程。在这种情况下，虚拟线程的轻量级特性可以有效地减少上下文切换的开销，提升程序的性能。
2 并行计算
Java 虚拟线程也可以用于并行计算，例如多线程计算中的 MapReduce 并行计算框架。在这种应用场景下，虚拟线程可以协同工作，对数据进行分布式处理，从而提高性能和效率。
3 GUI 事件监听
在 GUI 应用程序中，虚拟线程可以用于监听用户事件，如鼠标点击、键盘输入等。在这种应用场景下，虚拟线程通常不需要很高的计算性能，但需要能够及时响应用户的操作。虚拟线程因为轻量级，因此能够快速地相应用户的操作，并将处理结果返回给 GUI 应用程序。
Java 虚拟线程的优化
在虚拟线程应用的过程中，还需要关注线程的安全和优化问题，常见优化方式有以下几种：
1 线程池
线程池可以用来缓存线程资源，避免了线程的频繁创建和销毁，以及系统资源的浪费。在使用线程池时，需要保证线程的数量不会超出资源的限制，否则会导致程序崩溃或者运行缓慢。
2 同步机制
多线程之间的访问和操作需要进行同步处理。在 Java 中，可以使用 synchronized 关键字来实现同步操作，避免出现线程竞争的问题。
3 线程间通信
线程间协同工作需要进行线程间通信，以便将工作结果返回给其他线程。Java 中提供了 wait/notify/notifyAll 等机制来进行线程间通信，以便协同工作的线程能够及时响应和处理。
Java虚拟线程技术的实践
下面是一个简单的示例，演示了如何使用Java虚拟线程技术实现异步任务：
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class VirtualThreadExample {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Executor executor = Executors.newVirtualThreadExecutor();
AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
executor.execute(() -> {
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
counter.incrementAndGet();
});
}
executor.shutdown();
while (!executor.isTerminated()) {
Thread.sleep(100);
}
System.out.println("Counter: " + counter.get());
}
}在上面的示例中，我们创建了一个虚拟线程执行器（VirtualThreadExecutor），并使用它执行了10000个异步任务。每个任务会休眠100毫秒，然后递增一个计数器。最后，我们等待所有任务执行完成，并输出计数器的值。
通过使用Java虚拟线程技术，我们可以轻松地实现异步任务，而无需显式地创建和管理线程。这可以减少线程的创建和销毁开销，提高程序的性能和响应速度。
总结
Java 虚拟线程作为一种轻量级线程，适用于轻量级任务场景。虚拟线程采用协作式线程调度方式，不需要像操作系统线程那样进行内核级别的上下文切换，能够有效地提高程序的效率和性能。
虚拟线程有广泛的应用场景，例如短时间的任务、并行计算、GUI 事件监听等。再虚拟线程的应用过程中，需要注意线程的安全和优化，可以通过线程池、同步机制、线程间通信等方式进行优化。
