虚拟线程的复活：揭开它们从JDK 1.1到JDK 21的演变之旅

几个月前，我写了一篇文章，讨论了虚拟线程在JDK 21中的首次亮相及其在实现请求级别线程模式中的作用。您可以点击这里查看完整文章。

在与读者的互动中，我发现了一个有趣的历史细节：虚拟线程在早期的JDK 1中就曾经引入过，后来又被逐渐淘汰。

坦率地说，对我来说这是个新鲜事，因为我的Java之旅始于2000年代初。我的好奇心被激起，我着手寻找初次引入和后来淘汰虚拟线程的细节，以解释它们是如何在JDK 21中有了显著复兴。

在本文中，我将分享我在探索过程中发现的见解。

绿色线程，也被称为虚拟线程或用户级线程，最初被用于早期的Java版本，包括JDK 1.0，用于并发处理。这些线程由用户级库或运行时系统管理，而不是基础操作系统。它们旨在提供一种轻量级的并发处理方式，而不依赖于操作系统的本机线程。

然而，有几个原因导致绿色线程在JDK 1.0后被淘汰，转而采用本机线程：

1. 平台独立性： Java的“一次编写，到处运行”的承诺在绿色线程上难以实现。绿色线程高度依赖于底层运行时系统，使得维护平台独立性变得困难。
2. 有限的并发性： 绿色线程不适用于需要真正并行处理的应用程序，尤其是在多核处理器上。它们无法充分利用现有的硬件资源。
3. 可伸缩性： 绿色线程无法充分利用现代硬件，因为它们依赖于单一进程处理所有线程。而另一方面，本机线程或平台线程可以分布在多个进程中。
4. 阻塞I/O： 绿色线程无法有效地处理阻塞I/O操作。当绿色线程在I/O上阻塞时，通常会阻塞进程中的所有其他线程，导致性能下降。
5. 可移植性： 使用绿色线程的应用程序在不同平台上的行为可能有所不同，这使得确保在各种系统上行为一致变得困难。
6. 操作系统支持： 随着Java的发展，本机线程的使用在多线程处理方面变得更加实际，因为操作系统对多线程的支持得到改善。本机线程具有更好的性能和现代系统的兼容性。

由于这些限制，Java转向使用本机线程以提高性能、可伸缩性和可移植性。这一改变使得Java对并行编程和并行编程提供更好的支持，使得Java更适用于更广泛的应用程序和系统。

JDK 21中，Java引入了一个基于虚拟线程的新并发模型，可以看作是绿色线程的重新想象版本。这些虚拟线程旨在解决绿色线程在早期Java版本中所面临的一些挑战。它们虽然与绿色线程相似，但设计时考虑了现代解决方案。以下是它们如何解决所提到的挑战：

1. 平台独立： 虚拟线程保持平台独立性。它们被集成到Java平台本身，不依赖外部用户级库。这确保了“一次编写，到处运行”的原则得到遵守。
2. 有限的并发性： 虚拟线程可以提供比绿色线程更多的并发性。它们被设计用于充分利用现代多核处理器，从而实现更好的并行性和性能。
3. 可伸缩性： 虚拟线程可以在多个处理器和核心之间进行高效调度，使其适用于具有高可伸缩性的现代硬件。
4. 阻塞I/O： 虚拟线程可以有效处理阻塞的I/O操作。当虚拟线程在I/O上阻塞时，它会自动挂起而不会影响其他虚拟线程的执行。这提高了在具有I/O限制的应用程序中的性能。
5. 可移植性： 虚拟线程的行为在不同平台上是一致的，确保使用虚拟线程的应用程序将具有可预测和可靠的性能。
6. 操作系统支持： JDK 21被设计为在必要时与本机线程一起工作，确保与现代操作系统的良好兼容性。它在虚拟线程与本机线程之间取得平衡，以优化性能和资源利用。

虽然虚拟线程从绿色线程中汲取灵感，但它们并不是对旧的绿色线程模型的完全逆转。相反，它们结合了绿色线程和本机线程的优点，提供了更多样化和高效的并发模型。这种方法允许Java更好地适应当今的硬件，并解决了语言早期版本中绿色线程所面临的挑战。