Java協程編程之Loom項目的示例分析

這篇文章將為大家詳細講解有關Java協程編程之Loom項目的示例分析，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

前提

之前很長一段時間關注JDK協程庫的開發進度，但是前一段時間比較忙很少去查看OpenJDK官網的內容。Java協程項目Loom（因為項目還在開發階段，OpenJDK給出的官網https://openjdk.java.net/projects/loom中只有少量Loom項目相關的信息）已經在2018年之前立項，目前已經發布過基于JDK17編譯和JDK18編譯等早期版本，筆者在下載Loom早期版本的時候只找到JDK18編譯的版本：

下載入口在：https://jdk.java.net/loom

由于該JDK版本過高，目前可以使用主流IDE導入Loom-JDK-18+9進行代碼高亮和語法提醒，暫時找不到方法進行編譯，暫時使用該JDK執行目錄下的的javac命令腳本進行編譯，使用java命令腳本運行。

Loom項目簡單介紹

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

Loom項目的標題已經凸顯了引入的三大新特性：

• Fibers：幾年前看過當時的Loom項目的測試代碼就是使用Fiber這個API（現在這個API已經被移除），意為輕量級線程，即協程，又稱為輕量級用戶線程，很神奇的是在目前的JDK中實際上稱為Virtual Thread（虛擬線程）

• Continuations：直譯為"連續"，實現上有點像閉包，參考不少資料，尚未準確理解其具體含義，感覺可以"粗暴"解讀為"程序接下來要執行什么"或者"下一個要執行的代碼塊"

• Tail-Calls：尾調用VM級別支持

三個新特性不詳細展開，目前只是EA版本，還存在修改的可能性，所以也沒必要詳細展開。

Virtual Thread使用

當前版本Loom項目中協程使用并沒有引入一個新的公開的虛擬線程VirtualThread類，雖然真的存在VirtualThread，但這個類使用default修飾符，隱藏在java.lang包中，并且VirtualThread是Thread的子類。協程的創建API位于Thread類中：

使用此API創建協程如下：

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

從當前的源碼可知：

• VirtualThread會通過Thread.currentThread()獲取父線程的調度器，如果在main方法運行，那么上面代碼中的協程實例的父線程就是main線程

• 默認的調度器為系統創建的ForkJoinPool實例（VirtualThread.DEFAULT_SCHEDULER），輸入的Runnable實例會被封裝為RunContinuation，最終由調度器執行

• 對于timed unpark（正在阻塞，等待喚醒）的協程，使用系統創建的ScheduledExecutorService實例進行喚醒

• 這個靜態工廠方法創建完協程馬上運行，返回的是協程實例

如果按照上面的Thread.startVirtualThread()方法去創建協程，顯然無法定義協程的名稱等屬性。Loom項目為Thread類引入了建造者模式，比較合理地解決了這個問題：

// 創建平臺線程建造器，對應于Thread實例
public static Builder.OfPlatform ofPlatform() {
    return new ThreadBuilders.PlatformThreadBuilder();
}

// 創建虛擬線程建造器，對應于VirtualThread
public static Builder.OfVirtual ofVirtual() {
    return new ThreadBuilders.VirtualThreadBuilder();
}

簡單說就是：

• ofPlatform()方法用于構建Thread實例，這里的Platform Thread（平臺線程）其實就是JDK1.0引入的線程實例，普通的用戶線程

• ofVirtual()方法用于構建VirtualThread實例，也就是構建協程實例

這兩個建造器實例的所有Setter方法鏈展開如下：

public static void main(String[] args) {
    Thread.Builder.OfPlatform platformThreadBuilder = Thread.ofPlatform()
            // 是否守護線程
            .daemon(true)
            // 線程組
            .group(Thread.currentThread().getThreadGroup())
            // 線程名稱
            .name("thread-1")
            // 線程名稱前綴 + 起始自增數字 => prefix + start,下一個創建的線程名稱就是prefix + (start + 1)
            // start > 0的情況下會覆蓋name屬性配置
            .name("thread-", 1L)
            // 是否啟用ThreadLocal
            .allowSetThreadLocals(false)
            // 是否啟用InheritableThreadLocal
            .inheritInheritableThreadLocals(false)
            // 設置優先級
            .priority(100)
            // 設置線程棧深度
            .stackSize(10)
            // 設置未捕獲異常處理器
            .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()
            // 協程名稱
            .name("fiber-1")
            // 協程名稱前綴 + 起始自增數字 => prefix + start,下一個創建的協程名稱就是prefix + (start + 1)
            // start > 0的情況下會覆蓋name屬性配置
            .name("fiber-", 1L)
            // 是否啟用ThreadLocal
            .allowSetThreadLocals(false)
            // 是否啟用InheritableThreadLocal
            .inheritInheritableThreadLocals(false)
            // 設置調度器,Executor實例,也就是調度器是一個線程池,設置為NULL會使用VirtualThread.DEFAULT_SCHEDULER
            .scheduler(null)
            // 設置未捕獲異常處理器
            .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"));
}

這里可以發現一點，就是建造器是可以復用的。如果想用建造器創建同一批參數設置相同的線程或者協程，可以設置name(String prefix, long start)方法，定義線程或者協程的名稱前綴和一個大于等于0的數字，反復調用Builder#unstarted(Runnable task)方法就能批量創建線程或者協程，名稱就設置為prefix + start、prefix + (start + 1)、prefix + (start + 2)以此類推。協程創建基本就是這么簡單，運行的話直接調用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();
        // 主線程休眠
        Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
    }
}

目前無法在主流IDE編譯上面的類，所以只能使用該JDK目錄下的工具編譯和運行，具體如下：

# 執行 - 當前目錄I:\J-Projects\framework-source-code\fiber-sample\src\main\java
(1)編譯：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)執行main方法：I:\Environment\Java\jdk-18-loom\bin\java.exe  cn.throwx.fiber.sample.FiberSample2

這里也看出了一點，所有的協程實例的daemon標識默認為true且不能修改。

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