利用虚拟线程重写自定义异步功能
最近在使用JDK 21的虚拟线程功能，感觉对于性能测试来说，还是非常值得推广的。通过之前文章介绍，相比各位也有所了解了，这里跳过Java虚拟线程的介绍了。
在官方文档中，虚拟线程其中一个适用场景就是处理多个小异步任务时，本着随用随创建，用完即销毁的理念，不要进行过的的多线程管理和多线程同步设计。
这一点说完是否有些似曾相识，跟Golang应用关键字 go 非常一致，可以说一模一样了。我感觉这个非常适合处理异步任务，所以对原来的自定义异步关键字进行了新版本的开发。旧版本的功能也是根据 go 关键字功能进行开发的。
方案设计
下面分享方案设计的要点
- 没有采用无限创建虚拟线程的方式，还是用了一个最大并行虚拟线程数量限制
- 使用任务队列设计，使用了线程安全队列，存储待执行的任务
- 设计了同款daemon线程，功能与上篇自定义异步文章类似，功能从任务队列中获取并执行任务
- 在通用的工具类中自定义关键字方法，功能向任务队列中添加任务
代码实现
任务队列
/**
* 待执行任务队列,最大容量为MAX_WAIT_TASK
*/
static LinkedBlockingQueue<Closure> queue = new LinkedBlockingQueue(MAX_WAIT_TASK)
这段代码是在Java中创建了一个静态的待执行任务队列，使用了 LinkedBlockingQueue 类型，并命名为 queue。在创建队列时，使用了 MAX_WAIT_TASK 常量来指定队列的最大容量。
根据代码片段提供的信息，这个队列 queue 的元素类型是 Closure，这可能是一个自定义类型或者来自某个框架或库的特定类。LinkedBlockingQueue 是 Java 中的一个线程安全的队列实现，它使用链表实现了一个阻塞队列，在队列已满或为空时，会对添加或获取元素的操作进行阻塞，直到条件满足。
这段代码创建了一个具有最大容量为 MAX_WAIT_TASK 的阻塞队列，用于存储待执行的任务（Closure 类型的任务）。队列的容量限制可以确保队列不会无限增长，防止内存溢出或其他资源问题。当往队列中添加元素时，如果队列已满，则添加操作会被阻塞，直到有空间可用。
添加任务方法：
/**
* 添加任务
* @param closure
* @return
*/
static def add(Closure closure) {
queue.add(closure)
}
执行方法
这里写了两个方法，一个执行 java.lang.Runnable ，另外一个执行 groovy.lang.Closure。
/**
* 执行任务
* @param runnable
* @return
*/
static def execute(Runnable runnable) {
daemon()
Thread.startVirtualThread {
index.getAndIncrement()
SourceCode.noError {
runnable.run()
}
index.getAndDecrement()
}
}
/**
* 执行任务
* @param closure 任务闭包
* @return
*/
static def execute(Closure closure) {
daemon()
Thread.startVirtualThread {
index.getAndIncrement()
SourceCode.noError {
closure()
}
index.getAndDecrement()
}
}
这段代码片段展示了两个重载的 execute() 方法，用于执行任务。这些方法主要负责启动线程执行任务，并且对执行任务的计数进行增减操作。
-
execute(Runnable runnable)方法：接受一个Runnable参数，该方法会在内部调用daemon()方法，确保守护线程已经启动。然后，使用Thread.startVirtualThread启动一个虚拟线程，对index进行增减操作，并执行传入的runnable.run()。 -
execute(Closure closure)方法：接受一个闭包（Closure）作为参数。与前一个方法类似，它也会调用daemon()方法以确保守护线程已经启动。然后，使用Thread.startVirtualThread启动一个虚拟线程，对index进行增减操作，并执行传入的closure()。
这两个方法的共同点是它们都启动了一个虚拟线程（Virtual Thread），在这些线程中执行了传入的任务（runnable 或 closure），同时通过 index.getAndIncrement() 和 index.getAndDecrement() 对执行任务的计数进行了管理。
daemon线程
/**
* daemon线程状态,保障只执行一次
* @param closure
* @return
*/
static AtomicBoolean DaemonState = new AtomicBoolean(false)
/**
* 最大并发执行任务数量
*/
static int MAX_THREAD = 10
/**
* 执行daemon线程,保障main方法结束后关闭线程池
* @return
*/
static def daemon() {
def set = DaemonState.getAndSet(true)
if (set) return
new Thread(new Runnable() {
@Override
void run() {
SourceCode.noError {
while (ThreadPoolUtil.checkMain()) {
while (index.get() < MAX_THREAD) {
def poll = queue.poll(100, TimeUnit.MILLISECONDS)
if (poll != null) {
execute(poll)
} else {
break
}
}
sleep(0.3)
}
}
}
}, "FV").start()
}
这段代码的功能是创建一个名为 daemon() 的方法，它涉及了一些多线程处理和任务执行控制的逻辑。
-
AtomicBoolean DaemonState = new AtomicBoolean(false)：创建了一个名为DaemonState的AtomicBoolean类型的变量，用于控制daemon()方法是否执行的状态。 -
static int MAX_THREAD = 10：定义了一个整数常量MAX_THREAD，表示最大并发执行任务数量。 -
daemon()方法：这是一个多线程的方法，用于执行后台守护线程任务。这个方法通过DaemonState的状态控制确保只执行一次。具体实现逻辑如下：- 首先，使用
DaemonState.getAndSet(true)方法检查DaemonState的状态，如果已经为true，则直接返回，确保方法只执行一次。 - 然后，创建一个新的线程，该线程实现了一个
Runnable接口，在run()方法中执行具体的任务逻辑。 - 在
run()方法中，通过ThreadPoolUtil.checkMain()方法检查主线程状态，然后进入一个循环。在循环中，检查当前线程池中任务执行的数量，如果小于MAX_THREAD，则从queue中获取任务并执行。 queue.poll(100, TimeUnit.MILLISECONDS)从任务队列queue中获取任务，设置了超时时间为 100 毫秒，如果获取到任务则执行execute(poll)方法，否则跳出内部循环。- 外部循环控制着守护线程的执行条件，使用
sleep(0.3)控制循环的时间间隔，确保不会过于频繁地检查任务队列。
- 首先，使用
这里复用了检查main线程的方法，没有进行兜底执行逻辑，所以可能会因为main线程结束过早，导致任务队列积压任务未被执行。我们有增加这个功能也是保持了虚拟线程非线程的思想，这一点跟 go 也保持了一致。
如果想等待的话，可以使用一下方法：
waitFor {
VirtualThreadTool.queue.size() == 0
}
总结
一个简单的异步任务执行框架就完成了，各路大神已经测试过Java虚拟线程和Golang语言的 goroutine 性能，我就不画蛇添足了。
虚拟线程提供了更轻量级的并发模型，能够有效地管理大规模的并发操作，提升应用程序的性能。在性能测试阶段，可以利用虚拟线程模拟并发场景，评估系统在高并发负载下的表现，检测潜在的性能瓶颈，并进行性能优化。
Java虚拟线程拥有广阔的应用前景，但就目前进展上业务服务还需要时间，但是对于性能测试来讲，已经可以提前下手了。
