Spring Boot性能提升的核武器，速度提升500%！

虚拟线程是 Java 21 引入的一个新特性，用于简化并发编程。它与传统的操作系统线程相比，具有显著的上风：

• 轻量级：虚拟线程由 JVM 管理，而非操作系统，因此它们的内存占用和创建成本远低于传统线程。理论上，你可以轻松创建数十万甚至更多的虚拟线程。
  
• 高并发性：虚拟线程能处理更高并发的场景，特别是 I/O 密集型的应用，适合开发高并发、响应式的应用程序。
  
• 自动管理：无需手动管理线程池，JVM 会根据负载自动调整虚拟线程的调治，简化了并发编程的复杂性。
  

虚拟线程的底子用法

创建虚拟线程非常简朴。你可以像创建传统线程一样启动虚拟线程，但它的创建与启动更加轻量：

1. Thread virtualThread = Thread.ofVirtual().start(() -> {
2.     System.out.println('虚拟线程正在运行');
3. });
4. System.out.println('主线程正在运行');

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虚拟线程的延迟启动：

1. Thread virtualThread = Thread.ofVirtual()
2.     .name('虚拟线程')
3.     .unstarted(() -> System.out.println('虚拟线程运行中'));
5. virtualThread.start();
6. virtualThread.join(); // 等待虚拟线程完成

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在Spring Boot中使用虚拟线程

在 Spring Boot 项目中使用虚拟线程需要一些简朴的配置：

• 确保 Java 版本为 21 或以上。
  
• 在 pom.xml 中启用 --enable-preview，以便支持虚拟线程特性。
  

1. <plugin>
2.     <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
3.     <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
4.     <configuration>
5.         <source>21</source>
6.         <target>21</target>
7.         <compilerArgs>
8.             <arg>--enable-preview</arg>
9.         </compilerArgs>
10.     </configuration>
11. </plugin>

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• 在 application.properties 中启用性能监控工具：
  

1. management.endpoints.web.exposure.include=health,info,metrics

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• 在 Spring Boot 中为 Tomcat 配置虚拟线程执行器：
  

1. @Bean
2. public TomcatProtocolHandlerCustomizer<?> protocolHandlerVirtualThreadExecutorCustomizer() {
3.     return protocolHandler -> protocolHandler.setExecutor(Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor());
4. }

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实行：传统线程 vs 虚拟线程

1. 创建100,000个线程并执行

传统线程：

1. for (int i = 0; i < 100_000; i++) {
2.     Thread thread = new Thread(() -> System.out.println(i));
3.     thread.start();
4.     thread.join();
5. }

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执行耗时约 18.6 秒。
虚拟线程：

1. for (int i = 0; i < 100_000; i++) {
2.     Thread thread = Thread.ofVirtual().unstarted(() -> System.out.println(i));
3.     thread.start();
4.     thread.join();
5. }

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执行耗时仅 3.7 秒，性能提升了近 500% 。
2. HTTP 哀求性能对比

在高并发场景下，虚拟线程的上风尤为显着。我们对比了传统线程与虚拟线程在处理 HTTP 哀求时的表现。
配置 HTTP 线程执行器：

1. @Bean
2. public TomcatProtocolHandlerCustomizer<?> protocolHandlerVirtualThreadExecutorCustomizer() {
3.     return protocolHandler -> protocolHandler.setExecutor(Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor());
4. }

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哀求测试：发送 1600 个 HTTP 哀求，400 并发。

• 传统线程：
  
  
  
  • 哀求耗时：9.659 秒
    
  • 每秒哀求数：165.65
    
  
  
• 虚拟线程：
  
  
  
  • 哀求耗时：7.912 秒
    
  • 每秒哀求数：202.22
    
  
  

虚拟线程的吞吐量大幅提升，响应时间显著缩短。
Java性能提升的其他技巧

除了虚拟线程，Java 另有一些其他的性能提升技巧，尤其适用于 Spring Boot 高并发场景：

• 使用并行流：对于 CPU 密集型任务，可以使用并行流（parallelStream()）来利用多核 CPU，提高处理速度。
  

1. List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
2. numbers.parallelStream().forEach(number -> {
3.     System.out.println(number * 2);
4. });

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• 异步编程与CompletableFuture：对于 I/O 密集型任务，可以使用 CompletableFuture 进行异步处理，减少线程壅闭，提高响应性能。
  

1. CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
2.     // 异步执行任务
3.     System.out.println('异步任务完成');
4. });
5. future.join();  // 等待任务完成

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• 优化数据库查询：减少数据库查询的次数，使用缓存（如 Redis）来存储频仍查询的数据，减少不须要的 I/O 操作。
  
• 内存管理优化：通过使用对象池（如 Apache Commons Pool）来管理资源，减少频仍的对象创建和销毁，提高内存使用服从。
  

小结

• 虚拟线程 是 Java 并发编程的革新，它简化了线程管理，提升了高并发场景下的性能。
  
• 使用虚拟线程，你可以轻松创建数十万甚至更多线程，而不会影响应用的性能。
  
• 在 Spring Boot 中配置虚拟线程非常简朴，只需几行代码即可启用虚拟线程，带来显著的性能提升。
  
• 除了虚拟线程，其他优化技巧（如并行流、异步编程、数据库查询优化等）也能有用提升 Java 应用的性能。
  

通过这些技巧，Spring Boot 应用能够在高并发场景下表现出更强的性能和更低的响应延迟。

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