ava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%)

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