Java Virtual Threads: Revolutionierung der Parallelität!

Java 21 führt einen bahnbrechenden Virtuelle Threads ein! Lassen Sie uns aufschlüsseln, was diese Funktion ist, wie sie sich vom herkömmlichen Modell unterscheidet und welche Vor- und Nachteile sie hat.

Was sind virtuelle Threads?

In früheren Versionen von Java bedeutete das Erstellen eines Threads, ihn direkt an einen Betriebssystem-Thread zu binden, der eine begrenzte Ressource darstellt. Das Hochfahren einer großen Anzahl von Betriebssystem-Threads führte häufig zu Leistungsengpässen und einer erhöhten Speichernutzung. Mit Java 21 wollen Virtual Threads (auch bekannt als Project Loom) dieses Problem lösen, indem sie leichte, verwaltbare Threads anbieten, die von Betriebssystem-Threads entkoppelt sind.

? Einfach ausgedrückt: Stellen Sie sich virtuelle Threads als Threads in Mikrogröße vor, mit denen Sie Tausende gleichzeitiger Aufgaben effizienter bearbeiten können, ohne Systemressourcen zu beanspruchen.

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Das alte Thread-Modell vs. virtuelle Threads

Das alte Thread-Modell von Java, das auf „Plattform-Threads“ basierte, erforderte, dass jeder Java-Thread eine 1:1-Zuordnung zu einem Betriebssystem-Thread hatte. Obwohl zuverlässig, bedeutete es auch:

Speicherbeschränkungen:Plattform-Threads beanspruchten erheblichen Speicher.
Skalierungsprobleme: Die Verwaltung einer großen Anzahl von Threads könnte die Systemressourcen überlasten.
Blockierende E/A-Probleme: Betriebssystem-Threads, die auf E/A warten, blockierten andere Vorgänge und verlangsamten so die Leistung.

Betreten Sie virtuelle Threads! ?‍♂️
Mit virtuellen Threads können Sie Millionen von Threads ohne Ressourcenbelastung erstellen. Sie sind nicht an Betriebssystem-Threads gebunden. Wenn also ein virtueller Thread blockiert ist (z. B. beim Warten auf E/A), kann der zugrunde liegende Träger-Thread einen anderen virtuellen Thread übernehmen, um einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten.

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Traditionelle Threads vs. virtuelle Threads

TRADITIONAL THREADS                        VIRTUAL THREADS
---------------------------------          ---------------------------------
| Java Thread -> OS Thread -> Task |       | Virtual Thread -> Carrier OS Thread |
| Java Thread -> OS Thread -> Task |  ->   | Virtual Thread -> Carrier OS Thread |
| Java Thread -> OS Thread -> Task |       | Virtual Thread -> Carrier OS Thread |
---------------------------------          ---------------------------------

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In virtuellen Threads können mehrere virtuelle Threads einem Betriebssystem-Thread zugewiesen werden, wodurch die Ressourcenzuweisung optimiert wird.

Vor- und Nachteile virtueller Threads

Vorteile

Höhere Skalierbarkeit:Verwaltet Millionen von Threads und eignet sich daher perfekt für serverseitige Anwendungen.
Weniger Speicherverbrauch: Virtuelle Threads sind leichtgewichtig, was bedeutet, dass nicht jeder einzelne einen vollständigen Betriebssystem-Thread erfordert.
Effiziente blockierende E/A: Wenn virtuelle Threads auf blockierende E/A stoßen, können Träger-Threads andere Aufgaben übernehmen und so das System aktiv halten.
Besseres Ressourcenmanagement: Threads sind nicht mehr auf einen begrenzten Pool von Betriebssystem-Threads beschränkt, sodass weniger Ressourcen verschwendet werden.

Nachteile

Lernkurve: Virtuelle Threads führen neue Parallelitätskonzepte ein, die möglicherweise ein Überdenken bestehender Thread-Management-Praktiken erfordern.
Neue Debugging-Herausforderungen: Das Debuggen von Tausenden (oder sogar Millionen) virtuellen Threads kann komplexer sein.
Nicht ideal für alle Anwendungen: Single-Thread-Anwendungen oder solche mit minimaler Parallelität profitieren nicht viel von virtuellen Threads.

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Codebeispiel: Traditionelle vs. virtuelle Threads

Sehen wir uns ein einfaches Beispiel für traditionelle Threads an und vergleichen es mit virtuellen Threads.

Traditionelle Threads

TRADITIONAL THREADS                        VIRTUAL THREADS
---------------------------------          ---------------------------------
| Java Thread -> OS Thread -> Task |       | Virtual Thread -> Carrier OS Thread |
| Java Thread -> OS Thread -> Task |  ->   | Virtual Thread -> Carrier OS Thread |
| Java Thread -> OS Thread -> Task |       | Virtual Thread -> Carrier OS Thread |
---------------------------------          ---------------------------------

Virtuelle Threads (Java 21)

Virtuelle Threads werden unabhängig von der Java Virtual Machine (JVM) verwaltet und sind nicht auf Betriebssystem-Threads beschränkt.

public class TraditionalThreadExample {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> System.out.println("Hello from a traditional thread!"));
        thread.start();
    }
}

Beispielbeispiel für die Ausführung von 100.000 Aufgaben mithilfe der Plattform und virtuellen Threads.

public class VirtualThreadExample {
    public static void main(String[] args) {
        Thread.startVirtualThread(() -> System.out.println("Hello from a virtual thread!"));
    }
}

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Wann sollten Sie virtuelle Threads verwenden?

• Serveranwendungen: Verarbeitung mehrerer gleichzeitiger Anforderungen, z. B. Webserver oder Datenbankverbindungen.
• E/A-gebundene Anwendungen: Dabei handelt es sich insbesondere um Anwendungen mit umfangreichen E/A-Vorgängen wie Dateiverarbeitung, Netzwerkanfragen oder Web-Scraping.
• Cloud-native Microservices: Systeme, die eine hohe Skalierbarkeit erfordern, profitieren von virtuellen Threads.

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Fazit: Die Zukunft der Parallelität ist da?

Mit der Einführung virtueller Threads in Java 21 ist die Verwaltung gleichzeitiger Aufgaben effizienter, skalierbarer und einfacher als je zuvor. Unabhängig davon, ob Sie Hunderte oder Millionen von Aufgaben bearbeiten, bieten virtuelle Threads einen Weg zu einer einfacheren und ressourcenschonenderen Art der Programmierung in Java.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonJava Virtual Threads: Revolutionierung der Parallelität!. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!