SpringBoot 3.3 拥有许多增强功能。在本文中，我们将探讨虚拟线程（Virtual Threads）及其在 3.3 版本中的改进。

什么是虚拟线程？

虚拟线程是传统平台线程的一种更轻量级的替代方案。它们由 JVM 管理，而不是操作系统，旨在处理大量并发任务，而不会产生传统线程管理的开销。虚拟线程在执行期间绑定到一个平台线程，但在创建和调度时具有显著更低的开销。这种设计旨在缓解高并发环境中与线程创建和上下文切换相关的性能限制。

虚拟线程的使用场景

1. 高并发请求处理：对于用户请求量大的 Web 应用程序，虚拟线程可以发挥优势。传统的线程池可能会耗尽，导致性能瓶颈。虚拟线程允许扩展到数千甚至数百万个并发请求，而不会显著降低性能。

2. I/O 密集型任务：虚拟线程在涉及大量 I/O 操作的场景中表现出色，例如数据库查询或网络调用。与传统线程在等待 I/O 时阻塞并消耗资源不同，虚拟线程可以更高效地处理这些阻塞，提高资源利用率。

3. 长时间运行的任务：如数据处理或日志分析等长时间运行的任务，可以从虚拟线程的低开销中受益。它们可以管理长时间运行的任务，而不会消耗大量系统资源，保持性能和可扩展性。

Spring Boot 中的虚拟线程支持

虚拟线程是 Java 19 中作为 Project Loom 预览功能引入的一项特性。它们为 Java 应用程序提供了更高效的管理并发的方式。尽管虚拟线程是 Java 的一部分，但 Spring Boot 从 3.2 版本开始提供支持。

Spring Boot 3.3 进一步完善了这一支持，优化了与 Java 19 的集成，以有效利用虚拟线程。这一更新将虚拟线程的优势扩展到各个应用 开发方面，包括并发请求处理、I/O 操作和长时间运行的任务。

关键里程碑

– Java 19：引入虚拟线程作为预览功能。– Spring Boot 3.2：添加了对虚拟线程的支持，包括与 Spring 并发机制的集成。– Spring Boot 3.3：增强了虚拟线程的支持，优化了性能并扩展了使用场景。

Spring Boot 中的增强支持

1. 核心 Spring 框架适应

Spring Boot 3.3 调整了各种核心 Spring 功能，以更好地支持虚拟线程，确保事务管理、异步任务执行和事件处理等机制能够与虚拟线程无缝协作。

异步任务执行：改进了对 @Async 注解的支持，使基于虚拟线程的执行器能够提升并发性能。@Configurationpublic AsyncConfig implements AsyncConfigurer { @Override public Executor getAsyncExecutor() { return Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor(); }}事件驱动架构：虚拟线程可以高效地处理事件驱动架构中的事件，快速处理事件而不受传统线程资源的限制。@Configurationpublic AsyncConfig implements AsyncConfigurer { @Override public Executor getAsyncExecutor() { return Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor(); }}

2. 与 Spring MVC 和 WebFlux 的集成

Spring Boot 3.3 增强了 Spring MVC 和 WebFlux 对虚拟线程的支持，提高了 HTTP 请求处理的效率，特别是在高并发条件下。

Spring MVC：通过虚拟线程，Spring MVC 可以更高效地处理请求，避免在高负载场景下线程池耗尽的问题。

@RestController@RequestMapping("/api")public ExampleController { @GetMapping("/data") public CompletableFuture<String> getData() { return CompletableFuture.supplyAsync(() -> { //handle logic here return "Data processed"; }, Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()); }}

WebFlux：WebFlux 的响应式模型受益于虚拟线程，用于管理阻塞操作的同时保持其非阻塞特性

3. Spring Data 和事务管理

虚拟线程改进了数据库访问和事务管理，减少了阻塞时间并确保正确的事务传播。

@Servicepublic UserService { @Autowired private UserRepository userRepository; @Transactional public void processUser(Long userId) { Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor().submit(() -> { User user = userRepository.findById(userId).orElseThrow(); // handle logic here }).join(); // make sure transzaction end correctly }}

4. 增强的错误处理和调试支持

Spring Boot 3.3 改进了虚拟线程的调试和错误处理，使其更容易捕获和管理异常，并提供清晰的堆栈跟踪和线程信息。

增强的异常处理：虚拟线程的异常被统一捕获和处理，提供详细的堆栈跟踪和线程上下文以供调试。

import org.springframework.http.HttpStatus;import org.springframework.http.ResponseEntity;import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;import org.springframework.web.bind.annotation.RestControllerAdvice;@RestControllerAdvicepublic GlobalExceptionHandler { @ExceptionHandler(Exception.class) public ResponseEntity<String> handleException(Exception e) { // Print the stack trace for debugging purposes StringBuilder stackTrace = new StringBuilder(); for (StackTraceElement element : e.getStackTrace()) { stackTrace.append(element.toString()).append("\n"); } // Also, print the current thread information String threadInfo = "Thread: " + Thread.currentThread().getName(); System.err.println("Exception occurred in " + threadInfo); System.err.println(stackTrace.toString()); return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR) .body("Error occurred: " + e.getMessage() + "\n" + stackTrace.toString() + "\n" + threadInfo); }}

错误日志如下所示：

Exception occurred in Thread: VirtualThread-17 (Virtual Thread: true)java.lang.RuntimeException: User not found with ID: 123 at com.example.UserService.lambda$processUser$0(UserService.java:15) at java.base/java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:264) at java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1144) at java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:641) at java.base/java.lang.VirtualThread.run(VirtualThread.java:494)StackTrace:com.example.UserService.lambda$processUser$0(UserService.java:15)java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:264)java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1144)java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:641)java.lang.VirtualThread.run(VirtualThread.java:494)Thread: VirtualThread-17 (Virtual Thread: true)滥用虚拟线程的问题

滥用虚拟线程可能导致以下几个问题或缺陷：

1. 资源耗尽

问题：虚拟线程虽然轻量，但仍会消耗内存和 CPU 资源。如果管理不当，创建过多的虚拟线程可能导致资源耗尽，进而导致应用程序崩溃或性能下降。

示例：不必要地为可以顺序处理的任务创建数百万个虚拟线程，可能会压垮 JVM。

2. 不当的阻塞操作

问题：虚拟线程旨在更高效地处理阻塞操作，但在不适当的上下文中过度依赖阻塞操作（例如，紧密循环或热点路径）仍会降低性能。

示例：在关键部分或循环内持续阻塞 I/O 或同步原语，即使使用虚拟线程，也可能导致争用和性能瓶颈。

3. 错误的异常处理

问题：虚拟线程可能会使异常处理复杂化，尤其是在虚拟线程任务中发生异常时。如果异常未正确传播或处理，可能会被忽视，导致静默失败。

示例：未能正确处理虚拟线程中的异常可能导致任务失败而没有任何指示，可能会导致数据损坏或不一致状态。

4. 不适用于 CPU 密集型任务

问题：虚拟线程对于 I/O 密集型任务最为有益，而非 CPU 密集型任务。将虚拟线程用于 CPU 密集型操作可能导致 CPU 利用率低下。

示例：将计算密集型任务卸载到虚拟线程可能会导致不必要的上下文切换和开销，而不是提高性能。

5. 复杂的调试和分析

问题：使用虚拟线程调试和分析应用程序可能比传统线程更复杂。工具可能尚未完全支持虚拟线程，使得诊断问题或性能问题变得更加困难。

示例：传统的线程转储或堆栈跟踪可能无法清晰地指示虚拟线程的问题，导致调试时产生混淆。

虚拟线程的最佳实践

因此，如果要用好虚拟线程，有以下几个10点建议：

1. 将虚拟线程用于 I/O 密集型任务

最佳实践：虚拟线程在任务是 I/O 密集型的场景中表现出色，例如处理网络请求、数据库操作或文件 I/O。它们允许你扩展并发任务的数量，而不必担心传统线程池的限制。

示例：在 Web 服务器或微服务架构中使用虚拟线程处理大量同时的 HTTP 请求。

2. 避免将虚拟线程用于 CPU 密集型任务

最佳实践：对于 CPU 密集型任务，建议坚持使用平台线程或仔细管理虚拟线程的数量。虚拟线程在计算密集型任务中可能会引入不必要的开销。

示例：在执行复杂计算的数据处理管道中，使用固定大小的平台线程池，而不是为每个任务创建虚拟线程。

3. 利用执行器服务

最佳实践：使用 `Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()` 创建一个高效管理虚拟线程的执行器服务。这允许你提交任务在虚拟线程中执行，而无需手动管理它们。

示例：在 Spring Boot 应用程序中使用此执行器服务处理带有 `@Async` 注解的异步任务。

4. 限制虚拟线程的使用范围

最佳实践：虚拟线程应在任务是短生命周期或预期会发生阻塞的上下文中使用。避免为将无限期运行或涉及大量计算的任务创建虚拟线程。

示例：在 REST API 中处理请求时使用虚拟线程，但不适用于长时间运行的后台作业或密集的批处理。

5. 谨慎使用线程局部变量最佳实践：避免依赖虚拟线程中的线程局部变量，因为由于线程重用，它们可能不会按预期行为。如果必须使用线程局部存储，请确保仔细管理。

示例：不要使用线程局部变量存储用户上下文或会话数据，而是将这些信息显式传递给需要的方法。

6. 适当的异常处理

最佳实践：确保虚拟线程中的异常得到适当处理，不会被忽视。使用适当的异常处理机制和日志记录来捕获虚拟线程中的错误。

示例：在 Spring Boot 应用程序中实现全局异常处理器，以捕获和记录由虚拟线程运行的任务抛出的异常。

7. 监控和分析虚拟线程

最佳实践：定期监控和分析你的应用程序，以确保虚拟线程被有效使用。使用支持虚拟线程的工具来分析性能并检测问题。

示例：使用 Java Flight Recorder (JFR) 或其他兼容虚拟线程的分析工具来监控线程使用情况并识别潜在瓶颈。

8. 优化阻塞操作

最佳实践：使用虚拟线程时，确保阻塞操作（例如 I/O、数据库访问）得到优化。虚拟线程可以更优雅地处理阻塞，但过多的阻塞仍会导致性能下降。

示例：在数据库访问层中，确保查询得到优化以减少阻塞时间，即使在使用虚拟线程时也是如此。

9. 在真实环境中测试

最佳实践：在尽可能接近生产的环境中测试你的应用程序，以观察虚拟线程在负载下的行为。这将帮助你在问题影响用户之前识别任何潜在问题。

示例：使用虚拟线程对应用程序进行负载测试，以模拟高并发并识别任何可扩展性问题。

10. 逐步采用

最佳实践：逐步将虚拟线程引入你的应用程序。从非关键路径开始，随着你对它们的影响获得信心和理解，逐步扩展其使用。

示例：从在异步处理或后台任务中使用虚拟线程开始，然后再将其用于主要请求处理工作流。

来源：https://spring4all.com/forum-post/7706.html

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