虚拟线程是 Java 21 正式引入的平台能力，用于以更低成本承载大量并发阻塞任务。它不是更快的 CPU 计算线程，而是让“一个请求一个线程”的阻塞式编程模型具备更好的扩展性。

1. 平台线程与虚拟线程

平台线程通常对应操作系统线程。

Java 平台线程
   │
   ▼
OS Thread
   │
   ▼
CPU 调度

虚拟线程由 JVM 调度，运行时挂载到少量平台线程上执行。

虚拟线程 1 ┐
虚拟线程 2 ├─ JVM 调度 -> 平台线程 -> OS Thread
虚拟线程 N ┘

虚拟线程数量可以远大于平台线程数量。

2. 适合什么场景

适合：

• 大量阻塞 IO。
• Web 请求处理。
• RPC/HTTP 调用。
• 数据库访问。
• 代码以同步阻塞风格编写，但需要更高并发。

不适合：

• CPU 密集型计算。
• 需要限制下游资源但没有限流。
• 依赖大量 ThreadLocal 大对象。
• 长时间持有锁并阻塞。

虚拟线程提高的是并发承载能力，不会让 CPU 密集型计算突破 CPU 核心限制。

3. 创建虚拟线程

Thread.startVirtualThread(() -> {
    handleRequest();
});

或：

Thread.ofVirtual()
        .name("vt-", 0)
        .start(this::handleRequest);

使用 Executor：

try (ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    executor.submit(this::handleRequest);
}

一个任务一个虚拟线程是常见模型。

4. 阻塞时发生什么

传统平台线程阻塞：

线程执行 IO
  │
  ▼
OS Thread 阻塞
  │
  ▼
占用平台线程资源

虚拟线程阻塞：

虚拟线程执行可挂起阻塞操作
  │
  ▼
虚拟线程卸载
  │
  ▼
平台线程去执行其他虚拟线程

这让大量阻塞任务不再需要同等数量的平台线程。

5. 虚拟线程不是线程池调参神器

虚拟线程很便宜，但外部资源不便宜。

10 万个虚拟线程
  │
  ├─ 数据库连接池只有 50
  ├─ 下游接口限流 100 QPS
  └─ CPU 核心只有 8

仍然需要：

• 数据库连接池。
• 限流。
• 超时。
• 熔断。
• 队列或信号量控制。

不要因为虚拟线程轻量，就无限制打下游。

6. synchronized 与 pinning

虚拟线程在某些情况下可能被固定在平台线程上，例如在 synchronized 块中执行某些阻塞操作时。

不推荐：

synchronized (lock) {
    remoteCall(); // 慢 IO
}

建议：

• 不要在锁内做慢 IO。
• 使用更细粒度锁。
• 必要时使用 ReentrantLock。
• 通过监控观察虚拟线程 pinning。

7. ThreadLocal 注意点

虚拟线程数量可能非常大，如果每个虚拟线程都放大对象到 ThreadLocal，会带来明显内存压力。

虚拟线程数量巨大
  │
  ▼
每个线程 ThreadLocal 持有大对象
  │
  ▼
内存压力上升

建议：

• 少用大对象 ThreadLocal。
• 及时 remove。
• 优先显式传递上下文。

8. 与线程池关系

平台线程池需要控制线程数量。虚拟线程通常不需要池化虚拟线程本身。

Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()

每个任务创建一个新的虚拟线程，任务结束线程也结束。虚拟线程创建成本低，池化意义不大。

但仍要控制任务入口速率和外部资源并发。

9. 迁移建议

• 优先迁移阻塞 IO 多、线程数压力大的服务。
• 保留同步代码风格，减少回调复杂度。
• 给所有外部 IO 设置超时。
• 检查锁内阻塞。
• 检查 ThreadLocal 使用。
• 压测并观察吞吐、延迟、内存、下游压力。

10. 虚拟线程与 CompletableFuture

CompletableFuture 适合异步编排，虚拟线程适合用同步阻塞风格承载大量并发。

场景	选择
多任务异步组合	CompletableFuture
大量阻塞请求处理	虚拟线程
CPU 并行计算	ForkJoin/普通线程池
复杂响应式链路	响应式框架或异步编排

虚拟线程不是消灭异步编程，而是让阻塞式代码在很多 IO 场景下重新变得可扩展。

Tips 快问快答

Q：虚拟线程是 Java 哪个版本正式引入的？ A：Java 21。

Q：虚拟线程适合 CPU 密集型任务吗？ A：不适合提升 CPU 上限，CPU 密集型仍受核心数限制。

Q：虚拟线程需要池化吗？ A：通常不需要，一个任务一个虚拟线程即可。

Q：用了虚拟线程还需要限流吗？ A：需要。虚拟线程轻量，不代表数据库和下游服务无限。

Q：虚拟线程会自动解决锁竞争吗？ A：不会，锁竞争和共享状态问题仍然存在。

Q：ThreadLocal 在虚拟线程中能用吗？ A：能用，但要谨慎，数量巨大时内存压力明显。

Q：虚拟线程能替代 CompletableFuture 吗？ A：不能完全替代。虚拟线程适合同步阻塞风格，CompletableFuture 适合异步组合。

Q：迁移虚拟线程最该检查什么？ A：外部 IO 超时、锁内阻塞、ThreadLocal 和下游容量。