Java协程编程之Loom项目实战记录

目录

• 前提
• Loom项目简单介绍
• Virtual Thread使用
• 小结

前提

之前很长一段时间关注JDK协程库的开发进度，但是前一段时间比较忙很少去查看OpenJDK官网的内容。Java协程项目Loom（因为项目还在开发阶段，OpenJDK给出的官网https://openjdk.java.net/projects/loom中只有少量Loom项目相关的信息）已经在2018年之前立项，目前已经发布过基于JDK17编译和JDK18编译等早期版本，笔者在下载Loom早期版本的时候只找到JDK18编译的版本：

下载入口在：https://jdk.java.net/loom

由于该JDK版本过高，目前可以使用主流IDE导入Loom-JDK-18+9进行代码高亮和语法提醒，暂时找不到方法进行编译，暂时使用该JDK执行目录下的的javac命令脚本进行编译，使用java命令脚本运行。

Loom项目简单介绍

Loom - Fibers, Continuations and Tail-Calls for the JVM

Loom项目的标题已经凸显了引入的三大新特性：

• Fibers：几年前看过当时的Loom项目的测试代码就是使用Fiber这个API（现在这个API已经被移除），意为轻量级线程，即协程，又称为轻量级用户线程，很神奇的是在目前的JDK中实际上称为Virtual Thread（虚拟线程）
• Continuations：直译为"连续"，实现上有点像闭包，参考不少资料，尚未准确理解其具体含义，感觉可以"粗暴"解读为"程序接下来要执行什么"或者"下一个要执行的代码块"
• Tail-Calls：尾调用VM级别支持

三个新特性不详细展开，目前只是EA版本，还存在修改的可能性，所以也没必要详细展开。

Virtual Thread使用

当前版本Loom项目中协程使用并没有引入一个新的公开的虚拟线程VirtualThread类，虽然真的存在VirtualThread，但这个类使用default修饰符，隐藏在java.lang包中，并且VirtualThread是Thread的子类。协程的创建API位于Thread类中：

使用此API创建协程如下：

public static void main(String[] args) {
    Thread fiber = Thread.startVirtualThread(() -> System.out.println("Hello Fiber"));
}

从当前的源码可知：

• VirtualThread会通过Thread.currentThread()获取父线程的调度器，如果在main方法运行，那么上面代码中的协程实例的父线程就是main线程
• 默认的调度器为系统创建的ForkJoinPool实例（VirtualThread.DEFAULT_SCHEDULER），输入的Runnable实例会被封装为RunContinuation，最终由调度器执行
• 对于timed unpark（正在阻塞，等待唤醒）的协程，使用系统创建的ScheduledExecutorService实例进行唤醒
• 这个静态工厂方法创建完协程马上运行，返回的是协程实例

如果按照上面的Thread.startVirtualThread()方法去创建协程，显然无法定义协程的名称等属性。Loom项目为Thread类引入了建造者模式，比较合理地解决了这个问题：

// 创建平台线程建造器，对应于Thread实例
public static Builder.OfPlatform ofPlatform() {
    return new ThreadBuilders.PlatformThreadBuilder();
}

// 创建虚拟线程建造器，对应于VirtualThread
public static Builder.OfVirtual ofVirtual() {
    return new ThreadBuilders.VirtualThreadBuilder();
}

简单说就是：

• ofPlatform()方法用于构建Thread实例，这里的Platform Thread（平台线程）其实就是JDK1.0引入的线程实例，普通的用户线程
• ofVirtual()方法用于构建VirtualThread实例，也就是构建协程实例

这两个建造器实例的所有Setter方法链展开如下：

public static void main(String[] args) {
    Thread.Builder.OfPlatform platformThreadBuilder = Thread.ofPlatform()
            // 是否守护线程
            .daemon(true)
            // 线程组
            .group(Thread.currentThread().getThreadGroup())
            // 线程名称
            .name("thread-1")
            // 线程名称前缀 + 起始自增数字 => prefix + start,下一个创建的线程名称就是prefix + (start + 1)
            // start > 0的情况下会覆盖name属性配置
            .name("thread-", 1L)
            // 是否启用ThreadLocal
            .allowSetThreadLocals(false)
            // 是否启用InheritableThreadLocal
            .inheritInheritableThreadLocals(false)
            // 设置优先级
            .priority(100)
            // 设置线程栈深度
            .stackSize(10)
            // 设置未捕获异常处理器
            .uncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
                @Override
                public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {

                }
            });
    // thread-1
    Thread firstThread = platformThreadBuilder.unstarted(() -> System.out.println("Hello Platform Thread First"));
    // thread-2
    Thread secondThread = platformThreadBuilder.unstarted(() -> System.out.println("Hello Platform Thread Second"));
    Thread.Builder.OfVirtual virtualThreadBuilder = Thread.ofVirtual()
            // 协程名称
            .name("fiber-1")
            // 协程名称前缀 + 起始自增数字 => prefix + start,下一个创建的协程名称就是prefix + (start + 1)
            // start > 0的情况下会覆盖name属性配置
            .name("fiber-", 1L)
            // 是否启用ThreadLocal
            .allowSetThreadLocals(false)
            // 是否启用InheritableThreadLocal
            .inheritInheritableThreadLocals(false)
            // 设置调度器,Executor实例,也就是调度器是一个线程池,设置为NULL会使用VirtualThread.DEFAULT_SCHEDULER
            .scheduler(null)
            // 设置未捕获异常处理器
            .uncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
                @Override
                public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {

                }
            });
    // fiber-1
    Thread firstFiber = virtualThreadBuilder.unstarted(() -> System.out.println("Hello Platform Virtual First"));
    // fiber-2
    Thread secondFiber = virtualThreadBuilder.unstarted(() -> System.out.println("Hello Platform Virtual Second"));
}

这里可以发现一点，就是建造器是可以复用的。如果想用建造器创建同一批参数设置相同的线程或者协程，可以设置name(String prefix, long start)方法，定义线程或者协程的名称前缀和一个大于等于0的数字，反复调用Builder#unstarted(Runnable task)方法就能批量创建线程或者协程，名称就设置为prefix + start、prefix + (start + 1)、prefix + (start + 2)以此类推。协程创建基本就是这么简单，运行的话直接调用start()方法：

public class FiberSample2 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Thread.ofVirtual()
                .name("fiber-1")
                .allowSetThreadLocals(false)
                .inheritInheritableThreadLocals(false)
                .unstarted(() -> {
                    Thread fiber = Thread.currentThread();
                    System.out.printf("[%s,daemon:%s,virtual:%s] - Hello World\n", fiber.getName(),
                            fiber.isDaemon(), fiber.isVirtual());
                }).start();
        // 主线程休眠
        Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
    }
}

目前无法在主流IDE编译上面的类，所以只能使用该JDK目录下的工具编译和运行，具体如下：

# 执行 - 当前目录I:\J-Projects\framework-source-code\fiber-sample\src\main\java
(1)编译：I:\Environment\Java\jdk-18-loom\bin\javac.exe I:\J-Projects\framework-source-code\fiber-sample\src\main\java\cn\throwx\fiber\sample\FiberSample2.java
(2)执行main方法：I:\Environment\Java\jdk-18-loom\bin\java.exe  cn.throwx.fiber.sample.FiberSample2

这里也看出了一点，所有的协程实例的daemon标识默认为true且不能修改。

小结

如果用尝鲜的角度去使用Loom项目，可以提前窥探JVM开发者们是如何基于协程这个重大特性进行开发的，这对于提高学习JDK内核代码的兴趣有不少帮助。从目前来看，对于协程的实现Loom项目距离RELEASE版本估计还有不少功能需要完善，包括新增API的稳定性，以及协程是否能够移植到原有的JUC类库中使用（当前的Loom-JDK-18+9没有对原来的线程池等类库进行修改）等问题需要解决，所以在保持关注的过程中静心等待吧。

到此这篇关于Java协程编程之Loom项目尝鲜的文章就介绍到这了,更多相关Java Loom项目内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！