性能提升 200% ！SpringBoot 虚拟线程来了

在以往的项目中，我们面临了这样一种情况：我们收到了数千个认证请求。为了确保安全性，我们依靠第三方系统发送短信 OTP 进行验证。然而，有时候第三方系统花费的时间比预期的要长，导致延迟。我们采用了每个请求一个线程的模型，这意味着许多线程处于等待状态，并且新请求都在队列中。我们试图通过微调线程数量来优化性能，但当时我们希望有虚拟线程功能。当时 Java 中没有虚拟线程的概念，这就是 Project Loom 的作用。

什么是 Project Loom？

什么是 Project Loom？这是 Oracle 的一个新项目，主要目标是显著减少编写、维护和观察高吞吐量并发应用程序的工作量。换句话说，Project Loom 旨在支持和推进一个高吞吐量、轻量级的 Java 并发模型，因为传统的操作系统线程（Java 并发模型的核心）有一些缺点，并且在计算上相当昂贵。反之，虚拟线程是更轻量级的线程，不与操作系统线程连接（由 JVM 管理）。这意味着虚拟线程是“每请求对应一个线程”编程的理想选择，可以创建大量的虚拟线程，而不会降低吞吐量。开发人员可以使用现有的 JDK 工具和技术快速排除故障、调试和分析并发应用程序，在发布的 Spring Boot 3.1 中可用。作为 Spring 开发者，了解虚拟线程的概念并理解它们在开发过程中的重要性非常关键。

(资料图片仅供参考)

如何使用虚拟线程Java 版本选择

Java 19 中引入的虚拟线程非常易于使用，笔者使用的 Mac M1 系列，这里选择 Azul Zulu 发行版 20.30.11 版本^[1]

创建测试项目

使用 Spring Initializer 或 IDE 创建项目。添加 spring-web 依赖项并添加元数据。(注意版本选择 SpringBoot 3.1 ,Java 20)

开启虚拟线程功能

默认情况下， Java19 的虚拟线程功能是禁用状态的，需要通过相关 maven 编译配置开启。

org.springframework.bootspring-boot-maven-pluginorg.apache.maven.pluginsmaven-compiler-plugin--enable-preview

通过配置 bean 启用虚拟线程

@Bean TomcatProtocolHandlerCustomizerthreadExecutorCustomizer() {  return protocolHandler ->protocolHandler.setExecutor(Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()); }

这个 Bean 是一个自定义的 Tomcat 协议处理器，负责处理 Spring Boot 应用程序中传入的请求。这个自定义程序的目的是配置协议处理器使用的执行器。

在 threadExecutorCustomizer 方法内部，使用 Lambda 表达式来自定义协议处理器。protocolHandler 参数代表正在自定义的 Tomcat 协议处理器的实例。

在 Lambda 表达式中，调用 protocolHandler 对象的 setExecutor() 方法，用于为协议处理器设置执行器。执行器负责执行任务，例如处理传入的请求。

在这种情况下，使用 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor() 方法创建一个新的使用虚拟线程的执行器。虚拟线程是轻量级线程，可以在单个操作系统线程中并发执行任务。这意味着可以同时执行多个任务，提高性能和资源利用率。

增加测试端点

@Slf4j@RequestMapping@RestControllerpublic class DemoController {    @GetMapping("/")    public String demo() {        try {            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);        } catch (InterruptedException e) {            log.error(e.getMessage());        }        return "Current Thread Name: " + Thread.currentThread();    }}

上手使用

我们可以通过 Thread.currentThread() API 获取当前请求线程的元信息，以判断虚拟线程是否已经正确开启。

性能测试对比100 线程测试不开启虚拟线程

开启虚拟线程

300 线程测试不开启虚拟线程

开启虚拟线程

500 线程测试不开启虚拟线程

开启虚拟线程

图表输出总结

通过以上我们发现，在处理阻塞操作时，虚拟线程特别有益。随着并发请求数量的增加，虚拟线程的性能提升越来越明显。上述测试都是在未对 Spring Boot 项目进行调优和优化的情况下进行的。

参考资料[1]

Azul Zulu 发行版 20.30.11 版本: https://www.azul.com/downloads/?version=java-20-sts&os=macos&architecture=arm-64-bit&package=jdk#zulu

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