21最关键的个性之一就是虚构线程(JEP444)。这些轻量级的线程降落了编写、保养和观察高吞吐量并行运行所需的致力。

在探讨新个性之前，让咱们先看一下以后的形态，以便更好地理解它试图处置什么疑问以及带来了哪些好处。

平台线程

在引入虚构线程之前，咱们习气经常使用的线程是java.lang.Thread，它面前是所谓的平台线程(platformthreads)。

这些线程通常与操作系统调度的内核线程逐一映射。操作系统线程相当重，这使得它们适宜口头一切类型的义务。

依据操作系统和性能，它们自动状况下会消耗大概2到10MB的内存。因此，假设你想在高负载并发运行程序中经常使用一百万个线程，最好要有超越2TB的可用内存！

这存在一个清楚的瓶颈，限度了咱们实践可以在没有缺陷的状况下领有的线程数量。

每个恳求一个线程

这很成疑问，由于它间接与典型的主机运行程序每个恳求一个线程的方法相抵触。经常使用每个恳求一个线程有很多优势，例如更繁难的形态治理和清算。但它也发明了可裁减性限度。运行程序的并发单位，在这种状况下是一个恳求，须要一个平台并发单位。因此，线程很容易被原始CPU才干或网络耗尽。

即使每个恳求一个线程有许多优势，共享重量级的线程可以更平均地利用配件，但也须要一种齐全不同的方法。

异步接济

而不是在单个线程上运转整个恳求，它的每个部分都从池中经常使用一个线程，当它们的义务成功时，另一个义务或许会重用同一个线程。这准许代码须要更少的线程，但引入了异步编程的累赘。

异步编程随同着它自己的范例，具备必定的学习曲线，并且或许会使程序更难了解和跟踪。恳求的每个部分或许都在不同的线程上口头，从而创立没有正当高低文的堆栈跟踪，并使调试某些内容变得十分辣手甚至简直无法能。

Java有一个用于异步编程的优秀API，CompletableFuture。但这是一个复杂的API，并且不太适宜许多Java开发人员习气的思想方式。

从新扫视每个恳求一个线程模型，很清楚，一种更轻量级的线程方法可以处置瓶颈并提供一种相熟的做事方式。

轻量级线程

由于平台线程的数量是无法在没有更多配件的状况下扭转的，因此须要另一个形象层，切断可怕的1:1映射，它是首先形成瓶颈的要素。

轻量级线程不与特定的平台线程绑定，也不会随同少量的预调配内存。它们由运转时而不是底层操作系统调度和治理。这就是为什么可以创立少量轻量级线程的要素。

这个概念并不新颖，许多言语都驳回某种方式的轻量级线程：

Java最终于第21版中引入了自己的轻量级线程成功：虚构线程(VirtualThreads)。

虚构线程

虚构线程是一种新的轻量级java.lang.Thread变体，是ProjectLoom的一部分，它不是由操作系统治理或调度的。雷同，JVM担任调度。

当然，任何实践的上班都必需在平台线程中运转，然而JVM经常使用所谓的载体线程(carrierthreads)来携带任何虚构线程，以便在它们须要口头时口头这些线程。

图片

JVM/操作系统线程调度器

所需的平台线程在一个FIFO上班窃取ForkJoinPool中启动治理，该池自动状况下经常使用一切可用的处置器，但可以经过调整系统属性jdk.virtualThreadScheduler.parallelism来依据需求启动修正。

ForkJoinPool与其余性能（例如并行流）经常使用的通用池之间的关键区别在于，通用池以LIFO形式运转。

便宜且丰盛的线程

领有便宜且轻量级的线程，可以经常使用每个恳求一个线程模型，而不用担忧实践须要多少个线程。假设你的代码在虚构线程中调用阻塞I/O操作，则运转时会挂起虚构线程，直到它可以稍后复原。

这样，配件就可以被优化到简直最佳的水平，从而成功高水平的并发性，因此也成功高吞吐量。

由于它们十分便宜，所以虚构线程不会被重用或须要池化。每个义务都由其自己的虚构线程示意。

设置边界

调度器担任治理载体线程，因此须要必定的边界和分别，以确保或许的有数虚构线程依照预期运转。这是经过在载体线程及其或许携带的任何虚构线程之间不坚持线程关联来成功的：

让咱们看看代码

经常使用VirtualThreads最大的好处是，你不须要学习新的范例或复杂的API，就像经常使用异步编程一样。雷同，你可以像看待非虚构线程一样处置它们。

创立平台线程

创立平台线程很繁难，就像经常使用Runnable创立一样：

Runnablefn=()->{//yourcodehere};Threadthread=newThread(fn).start();

随着ProjectLoom简化了新的并发方法，它还提供了一种创立平台支持线程的新方法：

Threadthread=Thread.ofPlatform()..start(runnable);

实践上，如今还有一个完整的fluentAPI，由于ofPlatform()会前往一个Thread.Builder.OfPlatform实例：

Threadthread=Thread.ofPlatform()..daemon().name("my-custom-thread").unstarted(runnable);

但你必需不是来学习创立旧线程的新方法的，咱们想要一点新的物品。继续看。

创立虚构线程

关于虚构线程，也有相似的fluentAPI：

Runnablefn=()->{//yourcodehere};Threadthread=Thread.ofVirtual(fn).start();

除了构建器方法之外，你还可以间接经常使用以下方式口头Runnable：

Threadthread=Thread.startVirtualThread(()->{//yourcodehere});

由于一切虚构线程一直是守护线程，因此假设你想在主线程下期待，请不要遗记调用join()。

创立虚构线程的另一种方法是经常使用Executor：

varexecutorService=Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();executorService.submit(()->{//yourcodehere});

小结

虽然ScopedValues(JEP446)和StructuredConcurrency(JEP453)依然是Java21中的预览性能，但VirtualThreads曾经成为一个成熟的、适用于消费环境的性能。

它们是Java并发的一种通用且弱小的新方法，将对咱们未来的程序发生严重影响。它们经常使用了相熟的和牢靠的每个恳求一个线程方法，同时以最优化的方式应用一切可用配件，而不须要学习新的范例或复杂的API。

Java多线程程序设计详细解析

一、理解多线程多线程是这样一种机制，它允许在程序中并发执行多个指令流，每个指令流都称为一个线程，彼此间互相独立。 线程又称为轻量级进程，它和进程一样拥有独立的执行控制，由操作系统负责调度，区别在于线程没有独立的存储空间，而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间，这使得线程间的通信远较进程简单。 多个线程的执行是并发的，也就是在逻辑上“同时”，而不管是否是物理上的“同时”。 如果系统只有一个CPU，那么真正的“同时”是不可能的，但是由于CPU的速度非常快，用户感觉不到其中的区别，因此我们也不用关心它，只需要设想各个线程是同时执行即可。 多线程和传统的单线程在程序设计上最大的区别在于，由于各个线程的控制流彼此独立，使得各个线程之间的代码是乱序执行的，由此带来的线程调度，同步等问题，将在以后探讨。 二、在Java中实现多线程我们不妨设想，为了创建一个新的线程，我们需要做些什么？很显然，我们必须指明这个线程所要执行的代码，而这就是在Java中实现多线程我们所需要做的一切！真是神奇！Java是如何做到这一点的？通过类！作为一个完全面向对象的语言，Java提供了类来方便多线程编程，这个类提供了大量的方法来方便我们控制自己的各个线程，我们以后的讨论都将围绕这个类进行。 那么如何提供给 Java 我们要线程执行的代码呢？让我们来看一看 Thread 类。 Thread 类最重要的方法是run()，它为Thread类的方法start()所调用，提供我们的线程所要执行的代码。 为了指定我们自己的代码，只需要覆盖它！方法一：继承 Thread 类，覆盖方法 run()，我们在创建的 Thread 类的子类中重写 run() ,加入线程所要执行的代码即可。 下面是一个例子：public class MyThread extends Thread{int count= 1, number;public MyThread(int num){number = num;(创建线程 + number);}public void run() {while(true) {(线程 + number + :计数 + count);if(++count== 6) return;}}public static void main(String args[]){for(int i = 0;i 〈 5; i++) new MyThread(i+1)();}}这种方法简单明了，符合大家的习惯，但是，它也有一个很大的缺点，那就是如果我们的类已经从一个类继承（如小程序必须继承自 Applet 类），则无法再继承 Thread 类，这时如果我们又不想建立一个新的类，应该怎么办呢？我们不妨来探索一种新的方法：我们不创建Thread类的子类，而是直接使用它，那么我们只能将我们的方法作为参数传递给 Thread 类的实例，有点类似回调函数。 但是 Java 没有指针，我们只能传递一个包含这个方法的类的实例。 那么如何限制这个类必须包含这一方法呢？当然是使用接口！（虽然抽象类也可满足，但是需要继承，而我们之所以要采用这种新方法，不就是为了避免继承带来的限制吗？）Java 提供了接口 来支持这种方法。 方法二：实现 Runnable 接口Runnable接口只有一个方法run()，我们声明自己的类实现Runnable接口并提供这一方法，将我们的线程代码写入其中，就完成了这一部分的任务。 但是Runnable接口并没有任何对线程的支持，我们还必须创建Thread类的实例，这一点通过Thread类的构造函数public Thread(Runnable target);来实现。 下面是一个例子：public class MyThread implements Runnable{int count= 1, number;public MyThread(int num){number = num;(创建线程 + number);}public void run(){while(true){(线程 + number + :计数 + count);if(++count== 6) return;}}public static void main(String args[]){for(int i = 0; i 〈 5;i++) new Thread(new MyThread(i+1))();}}严格地说，创建Thread子类的实例也是可行的，但是必须注意的是，该子类必须没有覆盖 Thread 类的 run 方法，否则该线程执行的将是子类的 run 方法，而不是我们用以实现Runnable 接口的类的 run 方法，对此大家不妨试验一下。 使用 Runnable 接口来实现多线程使得我们能够在一个类中包容所有的代码，有利于封装，它的缺点在于，我们只能使用一套代码，若想创建多个线程并使各个线程执行不同的代码，则仍必须额外创建类，如果这样的话，在大多数情况下也许还不如直接用多个类分别继承 Thread 来得紧凑。 综上所述，两种方法各有千秋，大家可以灵活运用。 下面让我们一起来研究一下多线程使用中的一些问题。 三、线程的四种状态1. 新状态：线程已被创建但尚未执行（start() 尚未被调用）。 2. 可执行状态：线程可以执行，虽然不一定正在执行。 CPU 时间随时可能被分配给该线程，从而使得它执行。 3. 死亡状态：正常情况下 run() 返回使得线程死亡。 调用 stop()或 destroy() 亦有同样效果，但是不被推荐，前者会产生异常，后者是强制终止，不会释放锁。 4. 阻塞状态：线程不会被分配 CPU 时间，无法执行。 四、线程的优先级线程的优先级代表该线程的重要程度，当有多个线程同时处于可执行状态并等待获得 CPU 时间时，线程调度系统根据各个线程的优先级来决定给谁分配 CPU 时间，优先级高的线程有更大的机会获得 CPU 时间，优先级低的线程也不是没有机会，只是机会要小一些罢了。 你可以调用 Thread 类的方法 getPriority() 和 setPriority()来存取线程的优先级，线程的优先级界于1(MIN_PRIORITY)和10(MAX_PRIORITY)之间，缺省是5(NORM_PRIORITY)。 五、线程的同步由于同一进程的多个线程共享同一片存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突这个严重的问题。 Java语言提供了专门机制以解决这种冲突，有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问。 由于我们可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需针对方法提出一套机制，这套机制就是 synchronized 关键字，它包括两种用法：synchronized 方法和 synchronized 块。 1. synchronized 方法：通过在方法声明中加入 synchronized关键字来声明 synchronized 方法。 如：public synchronized void accessVal(int newVal);synchronized 方法控制对类成员变量的访问：每个类实例对应一把锁，每个 synchronized 方法都必须获得调用该方法的类实例的锁方能执行，否则所属线程阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到从该方法返回时才将锁释放，此后被阻塞的线程方能获得该锁，重新进入可执行状态。 这种机制确保了同一时刻对于每一个类实例，其所有声明为 synchronized 的成员函数中至多只有一个处于可执行状态（因为至多只有一个能够获得该类实例对应的锁），从而有效避免了类成员变量的访问冲突（只要所有可能访问类成员变量的方法均被声明为 synchronized）。 在 Java 中，不光是类实例，每一个类也对应一把锁，这样我们也可将类的静态成员函数声明为 synchronized ，以控制其对类的静态成员变量的访问。 synchronized 方法的缺陷：若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率，典型地，若将线程类的方法 run() 声明为 synchronized ，由于在线程的整个生命期内它一直在运行，因此将导致它对本类任何 synchronized 方法的调用都永远不会成功。 当然我们可以通过将访问类成员变量的代码放到专门的方法中，将其声明为 synchronized ，并在主方法中调用来解决这一问题，但是 Java 为我们提供了更好的解决办法，那就是 synchronized 块。 2. synchronized 块：通过 synchronized关键字来声明synchronized 块。 语法如下：synchronized(syncObject){//允许访问控制的代码}#p#副标题#e#synchronized 块是这样一个代码块，其中的代码必须获得对象 syncObject （如前所述，可以是类实例或类）的锁方能执行，具体机制同前所述。 由于可以针对任意代码块，且可任意指定上锁的对象，故灵活性较高。 六、线程的阻塞为了解决对共享存储区的访问冲突，Java 引入了同步机制，现在让我们来考察多个线程对共享资源的访问，显然同步机制已经不够了，因为在任意时刻所要求的资源不一定已经准备好了被访问，反过来，同一时刻准备好了的资源也可能不止一个。 为了解决这种情况下的访问控制问题，Java 引入了对阻塞机制的支持。 阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生（如某资源就绪），学过操作系统的同学对它一定已经很熟悉了。 Java 提供了大量方法来支持阻塞，下面让我们逐一分析。 1. sleep() 方法：sleep() 允许 指定以毫秒为单位的一段时间作为参数，它使得线程在指定的时间内进入阻塞状态，不能得到CPU 时间，指定的时间一过，线程重新进入可执行状态。 典型地，sleep() 被用在等待某个资源就绪的情形：测试发现条件不满足后，让线程阻塞一段时间后重新测试，直到条件满足为止。 2. suspend() 和 resume() 方法：两个方法配套使用，suspend()使得线程进入阻塞状态，并且不会自动恢复，必须其对应的resume() 被调用，才能使得线程重新进入可执行状态。 典型地，suspend() 和 resume() 被用在等待另一个线程产生的结果的情形：测试发现结果还没有产生后，让线程阻塞，另一个线程产生了结果后，调用 resume() 使其恢复。 3. yield() 方法：yield() 使得线程放弃当前分得的 CPU 时间，但是不使线程阻塞，即线程仍处于可执行状态，随时可能再次分得 CPU 时间。 调用 yield() 的效果等价于调度程序认为该线程已执行了足够的时间从而转到另一个线程。 4. wait() 和 notify() 方法：两个方法配套使用，wait() 使得线程进入阻塞状态，它有两种形式，一种允许 指定以毫秒为单位的一段时间作为参数，另一种没有参数，前者当对应的 notify() 被调用或者超出指定时间时线程重新进入可执行状态，后者则必须对应的 notify() 被调用。 初看起来它们与 suspend() 和 resume() 方法对没有什么分别，但是事实上它们是截然不同的。 区别的核心在于，前面叙述的所有方法，阻塞时都不会释放占用的锁（如果占用了的话），而这一对方法则相反。 上述的核心区别导致了一系列的细节上的区别。 首先，前面叙述的所有方法都隶属于 Thread 类，但是这一对却直接隶属于 Object 类，也就是说，所有对象都拥有这一对方法。 初看起来这十分不可思议，但是实际上却是很自然的，因为这一对方法阻塞时要释放占用的锁，而锁是任何对象都具有的，调用任意对象的 wait() 方法导致线程阻塞，并且该对象上的锁被释放。 而调用 任意对象的notify()方法则导致因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选择的一个解除阻塞（但要等到获得锁后才真正可执行）。 其次，前面叙述的所有方法都可在任何位置调用，但是这一对方法却必须在 synchronized 方法或块中调用，理由也很简单，只有在synchronized 方法或块中当前线程才占有锁，才有锁可以释放。 同样的道理，调用这一对方法的对象上的锁必须为当前线程所拥有，这样才有锁可以释放。 因此，这一对方法调用必须放置在这样的 synchronized 方法或块中，该方法或块的上锁对象就是调用这一对方法的对象。 若不满足这一条件，则程序虽然仍能编译，但在运行时会出现IllegalMonitorStateException 异常。 wait() 和 notify() 方法的上述特性决定了它们经常和synchronized 方法或块一起使用，将它们和操作系统的进程间通信机制作一个比较就会发现它们的相似性：synchronized方法或块提供了类似于操作系统原语的功能，它们的执行不会受到多线程机制的干扰，而这一对方法则相当于 block 和wakeup 原语（这一对方法均声明为 synchronized）。 它们的结合使得我们可以实现操作系统上一系列精妙的进程间通信的算法（如信号量算法），并用于解决各种复杂的线程间通信问题。 关于 wait() 和 notify() 方法最后再说明两点：第一：调用 notify() 方法导致解除阻塞的线程是从因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选取的，我们无法预料哪一个线程将会被选择，所以编程时要特别小心，避免因这种不确定性而产生问题。 第二：除了 notify()，还有一个方法 notifyAll() 也可起到类似作用，唯一的区别在于，调用 notifyAll() 方法将把因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的所有线程一次性全部解除阻塞。 当然，只有获得锁的那一个线程才能进入可执行状态。 谈到阻塞，就不能不谈一谈死锁，略一分析就能发现，suspend() 方法和不指定超时期限的 wait() 方法的调用都可能产生死锁。 遗憾的是，Java 并不在语言级别上支持死锁的避免，我们在编程中必须小心地避免死锁。 以上我们对 Java 中实现线程阻塞的各种方法作了一番分析，我们重点分析了 wait() 和 notify()方法，因为它们的功能最强大，使用也最灵活，但是这也导致了它们的效率较低，较容易出错。 实际使用中我们应该灵活使用各种方法，以便更好地达到我们的目的。 七、守护线程守护线程是一类特殊的线程，它和普通线程的区别在于它并不是应用程序的核心部分，当一个应用程序的所有非守护线程终止运行时，即使仍然有守护线程在运行，应用程序也将终止，反之，只要有一个非守护线程在运行，应用程序就不会终止。 守护线程一般被用于在后台为其它线程提供服务。 可以通过调用方法 isDaemon() 来判断一个线程是否是守护线程，也可以调用方法 setDaemon() 来将一个线程设为守护线程。 八、线程组线程组是一个 Java 特有的概念，在 Java 中，线程组是类ThreadGroup 的对象，每个线程都隶属于唯一一个线程组，这个线程组在线程创建时指定并在线程的整个生命期内都不能更改。 你可以通过调用包含 ThreadGroup 类型参数的 Thread 类构造函数来指定线程属的线程组，若没有指定，则线程缺省地隶属于名为 system 的系统线程组。 在 Java 中，除了预建的系统线程组外，所有线程组都必须显式创建。 在 Java 中，除系统线程组外的每个线程组又隶属于另一个线程组，你可以在创建线程组时指定其所隶属的线程组，若没有指定，则缺省地隶属于系统线程组。 这样，所有线程组组成了一棵以系统线程组为根的树。 Java 允许我们对一个线程组中的所有线程同时进行操作，比如我们可以通过调用线程组的相应方法来设置其中所有线程的优先级，也可以启动或阻塞其中的所有线程。 Java 的线程组机制的另一个重要作用是线程安全。 线程组机制允许我们通过分组来区分有不同安全特性的线程，对不同组的线程进行不同的处理，还可以通过线程组的分层结构来支持不对等安全措施的采用。 Java 的 ThreadGroup 类提供了大量的方法来方便我们对线程组树中的每一个线程组以及线程组中的每一个线程进行操作。 九、总结在本文中，我们讲述了 Java 多线程编程的方方面面，包括创建线程，以及对多个线程进行调度、管理。 我们深刻认识到了多线程编程的复杂性，以及线程切换开销带来的多线程程序的低效性，这也促使我们认真地思考一个问题：我们是否需要多线程？何时需要多线程？多线程的核心在于多个代码块并发执行，本质特点在于各代码块之间的代码是乱序执行的。 我们的程序是否需要多线程，就是要看这是否也是它的内在特点。 假如我们的程序根本不要求多个代码块并发执行，那自然不需要使用多线程；假如我们的程序虽然要求多个代码块并发执行，但是却不要求乱序，则我们完全可以用一个循环来简单高效地实现，也不需要使用多线程；只有当它完全符合多线程的特点时，多线程机制对线程间通信和线程管理的强大支持才能有用武之地，这时使用多线程才是值得的。 #p#副标题#e#

反映java程序并行机制特点是

Java程序并行机制的特点主要包括以下几个方面：

1. 多线程编程：Java提供了强大的多线程支持，允许开发者在单个程序中创建多个执行线程，从而实现并行处理。这使得Java程序能够同时执行多个任务，大大提高了程序的效率。

2. 线程安全：Java对线程安全有很好的支持，包括线程的创建、启动、同步、通信等操作。开发者无需担心线程间的同步问题，因为Java提供了内置的线程同步机制，如锁和条件变量等。

3. 丰富的API支持：Java提供了丰富的API来支持多线程编程，包括Thread类、Runnable接口、Callable接口等。这些API提供了创建、启动、控制和同步线程的工具和方法。

4. 任务并行：Java中的多线程机制允许开发者将一个任务分解为多个子任务，每个子任务可以在单独的线程中并行执行。这种任务级别的并行处理可以提高程序的执行效率。

5. 高效的任务调度：Java的并发包（）提供了高效的线程调度机制，能够根据系统的负载情况动态调整线程的数量，以实现最佳的资源利用率。

6. 异步非阻塞操作：Java的多线程机制支持异步非阻塞的操作，即一个线程可以等待另一个线程完成任务，而不需要等待该线程完成。这种机制可以提高程序的响应速度和效率。

7. 性能优化：Java提供了多种性能优化的工具和方法，如使用懒加载、减少锁的持有时间、使用更高效的算法等，以提高并行程序的性能和效率。

以上就是Java程序并行机制的特点，通过这些特点，开发者可以充分利用多核CPU的资源，提高程序的执行效率。同时，Java的多线程机制也提供了一种简单而有效的方式，来实现并发和并行编程。