纤程与Quasar

Java使用的是系统级线程，也就是说，每次调用new Thread(....).run()，都会在系统层面建立一个新的线程，然鹅新建线程的开销是很大的（每个线程默认情况下会占用1MB的内存空间，当然你愿意的话可以用-Xss来调小点），更不要说线程切换带来的开销了

为了节省开销，程序员玩出了很多花样。

最常用的是线程池（线程复用，但是完全无法处理阻塞调用的问题）

以及事件驱动框架（NIO或者Netty，用少量的工作线程来服务大量的慢速IO连接，但是EventLoop中也不能有阻塞调用，耗时的逻辑必须放在额外的线程池里处理）

但是NIO的代码难写也难懂，像我这种懒惰的程序猴子，最喜欢的还是一个线程对应一个连接这种简单粗暴的编程手法。

纤程（Coroutine）是我们的救星

所谓的纤程，或者协程，可以理解为是一种轻量级的线程，它与线程的主要区别在于

a. 线程切换的过程是由系统内核完成，切换的过程中会进入到内核态。而纤程则完全工作在用户态。

b. 线程是否发生切换是由操作系统决定的（抢占式调度），工作线程本身没有决定权。而纤程的切换是需要工作纤程主动放弃CPU，这样调度器才能让另外一个纤程继续运行。

很多语言已经内置了纤程，最著名的应该就是Go了，用go关键字，就能直接创建一个纤程并在其中为所欲为，其他的Scheduler会自动帮你搞定。所以Go能相对容易的写出正确的高并发程序。

可惜的是，Java没有官方的纤程支持，好在有个叫做Quasar的库可堪一用

使用这个lib，你就能在Java程序中创建纤程了，代码大概长这个样子：

    public static void main(String[] args)
            throws ExecutionException, InterruptedException, SuspendExecution {
        int FiberNumber = 1_000_000;
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
        AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);

        for (int i = 0; i < FiberNumber; i++) {
            new Fiber(() -> {
                counter.incrementAndGet();
                if (counter.get() == FiberNumber) {
                    System.out.println("done");
                }
                Strand.sleep(1000000);
            }).start();
        }
        latch.await();
    }

在上面这段代码中，我们直接创建了一百万个纤程，如果是一般的Thread，不考虑OS能否负担得起，单单占用的内存就要1T起步。

但是这段程序实际占用的内存只在1G出头，也就是说每个纤程的内存占用只在1K左右。

这是如何做到的？

Quasar在编译时会对代码进行扫描，如果方法带有Suspendable注解，或者抛出SuspendExecution，或者在配置文件中被指定，Quasar会直接修改生成的字节码，在park方法的前后，插入一些字节码。

这些字节码会记录此时纤程的执行状态（相关的局部变量与操作数栈），然后通过抛出异常的方式将CPU的控制权从当前协程交回到控制器

此时控制器可以再次调度另外一个纤程运行，并通过之前插入的那些字节码恢复当前纤程的执行状态，使程序能继续正常执行。

并且，这些操作是非常轻量的，所以内存消耗极小，也不会对CPU带来太多的额外开销（据说在3%-5%）

参考资料

Coroutine in Java - Quasar Fiber实现

次时代Java编程（一）：Java里的协程