虚拟线程在SpringBoot中的应用——鸟枪换大炮

2023年 8月 14日 73.0k 0

什么是虚拟线程

虚拟线程是Java19开始增加的一个特性,和Golang的携程类似,一个其它语言早就提供的、且如此实用且好用的功能,作为一个Java开发者,早就已经望眼欲穿了。

虚拟线程和普通线程的区别

“虚拟”线程,望文生义,它是“假”的,它不直接调度操作系统的线程,而是由JVM再提供一层线程的接口抽象,由普通线程调度,即一个普通的操作系统线程可以调度成千上万个虚拟线程。
虚拟线程比普通线程的消耗要小得多得多,在内存足够的情况下,我们甚至可以创建上百万的虚拟线程,这在之前(Java19以前)是不可能的。

其实如果有用过akka的朋友们会发现,其实两者很相似,只不过使用akka是应用程序来处理,而虚拟线程是JVM来处理,使用上更简洁且方便。

SpringBoot使用虚拟线程

下面我们会在SpringBoot中使用虚拟线程,将默认的异步线程池和http处理线程池替换为虚拟线程,然后对比虚拟线程和普通线程的性能差异,你会发现差别就像马车换高铁,不是一个时代的东西。

配置

首先我们使用的Java版本是java-20.0.2-oracle,SpringBoot版本是3.1.2

要在SpringBoot中使用虚拟线程很简单,增加如下配置即可:

/**
 * 配置是用于稍后测试,spring.virtual-thread=true是使用虚拟线程,false时还是使用默认的普通线程
 */
@Configuration
@ConditionalOnProperty(prefix = "spring", name = "virtual-thread", havingValue = "true")
public class ThreadConfig {

    @Bean
    public AsyncTaskExecutor applicationTaskExecutor() {
        return new TaskExecutorAdapter(Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor());
    }

    @Bean
    public TomcatProtocolHandlerCustomizer protocolHandlerCustomizer() {
        return protocolHandler -> {
            protocolHandler.setExecutor(Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor());
        };
    }
}

@Async性能对比

我们写一个异步service,里面睡眠50ms,模拟MySQL或Redis等IO操作:

@Service
public class AsyncService {

    /**
     * 
     * @param countDownLatch 用于测试
     */
    @Async
    public void doSomething(CountDownLatch countDownLatch) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(50);
        countDownLatch.countDown();
    }
}

最后测试类,很简单,就是循环调用这个方法10万次,计算所有方法执行完成的消耗的时间:

@Test
    public void testAsync() throws InterruptedException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        int n = 1000;
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(n);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            asyncService.doSomething(countDownLatch);
        }
        countDownLatch.await();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("耗时:" + (end - start) + "ms");
    }

普通线程耗时: 678秒左右,超过10分钟了
image.png

虚拟线程耗时: 3.9秒!!

image.png

朋友们,接近200倍的性能差距!!

HTTP请求性能对比

让我们再看看http请求的对比,简单写个get请求,里面什么也不做,一样睡50ms,模拟IO操作:

@RequestMapping("/get")
    public Object get() throws Exception {
        Thread.sleep(50);
        return "ok";
    }

然后我们使用jmeter请求接口,500个并发线程,运行1万次,看看效果如何:

普通线程:
image.png

可以看到最小用时50ms,这个没毛病,接口里面睡眠了50ms,但是不管是中位数还是90/95/99线都大于150ms了,这是因为系统线程是一个很昂贵的资源,SpringBoot中tomcat默认的最大连接数应该是200,在连接池的线程被耗尽后,这200个线程在那干等50ms结束,而剩下的请求也只能等待,无法进行其它的操作。下面再看下虚拟线程的表现:

虚拟线程耗时:

image.png

可以看到即使是最大耗时,也保持在100ms以下,即线程等待时间显著的减少,虚拟线程更好的利用了系统资源。

总结

从上面的性能对比来看,虚拟线程在性能方面有明显的优势,但是要注意的是,我们上面的测试都是让线程等待了50ms,这是模拟什么场景? 没错,是IO密集型场景,即线程大部分时间是在等待IO,这样虚拟线程才可以发挥出它的优势,如果是CPU密集型场景,那么可能效果并不大。 不过我们目前大部分的应用都是IO密集型应用较多,比如典型的WEB应用,大量的时间在等待网络IO(DB、缓存、HTTP等等),使用虚拟线程的效果还是非常明显的。

最后:大部分的公司可能还在用Java8,但是我想说的是,是时候升级了,跟上时代的脚步吧,朋友们!

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