美團面試：JDK21的虛擬線程是什么？和平臺線程什么關系？

虛擬線程（Virtual Thread）是 JDK 而不是 OS 實現(xiàn)的輕量級線程(Lightweight Process，LWP），由 JVM 調度。許多虛擬線程共享同一個操作系統(tǒng)線程，虛擬線程的數(shù)量可以遠大于操作系統(tǒng)線程的數(shù)量。

在引入虛擬線程之前，java.lang.Thread 包已經支持所謂的平臺線程，也就是沒有虛擬線程之前，我們一直使用的線程。JVM 調度程序通過平臺線程（載體線程）來管理虛擬線程，一個平臺線程可以在不同的時間執(zhí)行不同的虛擬線程（多個虛擬線程掛載在一個平臺線程上），當虛擬線程被阻塞或等待時，平臺線程可以切換到執(zhí)行另一個虛擬線程。

虛擬線程、平臺線程和系統(tǒng)內核線程的關系圖如下所示（圖源：How to Use Java 19 Virtual Threads^[1]）：

關于平臺線程和系統(tǒng)內核線程的對應關系多提一點：在 Windows 和 Linux 等主流操作系統(tǒng)中，Java 線程采用的是一對一的線程模型，也就是一個平臺線程對應一個系統(tǒng)內核線程。Solaris 系統(tǒng)是一個特例，HotSpot VM 在 Solaris 上支持多對多和一對一。具體可以參考 R 大的回答: JVM 中的線程模型是用戶級的么？^[2]。

相比較于平臺線程來說，虛擬線程是廉價且輕量級的，使用完后立即被銷毀，因此它們不需要被重用或池化，每個任務可以有自己專屬的虛擬線程來運行。虛擬線程暫停和恢復來實現(xiàn)線程之間的切換，避免了上下文切換的額外耗費，兼顧了多線程的優(yōu)點，簡化了高并發(fā)程序的復雜，可以有效減少編寫、維護和觀察高吞吐量并發(fā)應用程序的工作量。

虛擬線程在其他多線程語言中已經被證實是十分有用的，比如 Go 中的 Goroutine、Erlang 中的進程。

知乎有一個關于 Java 19 虛擬線程的討論，感興趣的可以去看看：https://www.zhihu.com/question/536743167 。

Java 虛擬線程的詳細解讀和原理可以看下面這兩篇文章：

• Java19 正式 GA！看虛擬線程如何大幅提高系統(tǒng)吞吐量
• 虛擬線程 - VirtualThread 源碼透視^[3]

虛擬線程在 Java 19 中進行了第一次預覽，由JEP 425^[4]提出。JDK 20 中是第二次預覽，做了一些細微變化，JDK21 中順利轉正。

最后，我們來看一下四種創(chuàng)建虛擬線程的方法：

// 1、通過 Thread.ofVirtual() 創(chuàng)建
Runnable fn = () -> {
  // your code here
};

Thread thread = Thread.ofVirtual(fn)
                      .start();

// 2、通過 Thread.startVirtualThread() 、創(chuàng)建
Thread thread = Thread.startVirtualThread(() -> {
  // your code here
});

// 3、通過 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor() 創(chuàng)建
var executorService = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();

executorService.submit(() -> {
  // your code here
});

//
class CustomThread implements Runnable {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("CustomThread run");
  }
}

//4、通過 ThreadFactory 創(chuàng)建
CustomThread customThread = new CustomThread();
// 獲取線程工廠類
ThreadFactory factory = Thread.ofVirtual().factory();
// 創(chuàng)建虛擬線程
Thread thread = factory.newThread(customThread);
// 啟動線程
thread.start(); 

通過上述列舉的 4 種創(chuàng)建虛擬線程的方式可以看出，官方為了降低虛擬線程的門檻，盡力復用原有的 Thread 線程類，這樣可以平滑的過渡到虛擬線程的使用。

參考資料

• 我堅持四年了！
• 這份簡歷確實有點東西！
• 后端高頻筆試題（非常規(guī)Leetcode類型）總結
• 最近的一些面試感受
• 秋招是最好的教育
• 拿到快手意向了！
• 美團二面拷打：如何設計一個優(yōu)先級任務線程池？
• 從 5s 到 0.5s！看看人家的 CompletableFuture 異步任務優(yōu)化技巧，確實優(yōu)雅！