JAVA協程 纖程 與Quasar 框架

ava使用的是系統級線程，也就是說，每次調用new Thread(....).run()，都會在系統層面創建一個新的線程，然鵝新建線程的開銷是很大的（每一個線程默認狀況下會佔用1MB的內存空間，固然你願意的話能夠用-Xss來調小點），更不要說線程切換帶來的開銷了

爲了節省開銷，程序員玩出了不少花樣。

最經常使用的是線程池（線程複用，可是徹底沒法處理阻塞調用的問題）

以及事件驅動框架（NIO或者Netty，用少許的工做線程來服務大量的慢速IO鏈接，可是EventLoop中也不能有阻塞調用，耗時的邏輯必須放在額外的線程池裏處理）

可是NIO的代碼難寫也難懂，像我這種懶惰的程序猴子，最喜歡的仍是一個線程對應一個鏈接這種簡單粗暴的編程手法。

 

纖程（Coroutine）是咱們的救星

所謂的纖程，或者協程，能夠理解爲是一種輕量級的線程，它與線程的主要區別在於

a. 線程切換的過程是由系統內核完成，切換的過程當中會進入到內核態。而纖程則徹底工做在用戶態。

b. 線程是否發生切換是由操做系統決定的（搶佔式調度），工做線程自己沒有決定權。而纖程的切換是須要工做纖程主動放棄CPU，這樣調度器才能讓另一個纖程繼續運行。

 

不少語言已經內置了纖程，最著名的應該就是Go了，用go關鍵字，就能直接建立一個纖程並在其中隨心所欲，其餘的Scheduler會自動幫你搞定。因此Go能相對容易的寫出正確的高併發程序。

惋惜的是，Java沒有官方的纖程支持，好在有個叫作Quasar的庫可堪一用

使用這個lib，你就能在Java程序中建立纖程了，代碼大概長這個樣子：

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();
    }

在上面這段代碼中，咱們直接建立了一百萬個纖程，若是是通常的Thread，不考慮OS可否負擔得起，單單佔用的內存就要1T起步。

可是這段程序實際佔用的內存只在1G出頭，也就是說每一個纖程的內存佔用只在1K左右。

 

這是如何作到的？

Quasar在編譯時會對代碼進行掃描，若是方法帶有Suspendable註解，或者拋出SuspendExecution，或者在配置文件中被指定，Quasar會直接修改生成的字節碼，在park方法的先後，插入一些字節碼。

這些字節碼會記錄此時纖程的執行狀態（相關的局部變量與操做數棧），而後經過拋出異常的方式將CPU的控制權從當前協程交回到控制器

此時控制器能夠再次調度另一個纖程運行，並經過以前插入的那些字節碼恢復當前纖程的執行狀態，使程序能繼續正常執行。

而且，這些操做是很是輕量的，因此內存消耗極小，也不會對CPU帶來太多的額外開銷（聽說在3%-5%）