JAVA协程 纤程 与Quasar 框架

ava使用的是系统级线程，也就是说，每次调用new Thread(....).run()，都会在系统层面创建一个新的线程，然鹅新建线程的开销是很大的（每一个线程默认状况下会占用1MB的内存空间，固然你愿意的话能够用-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，程序员玩出了不少花样。

最经常使用的是线程池（线程复用，可是彻底没法处理阻塞调用的问题）

以及事件驱动框架（NIO或者Netty，用少许的工做线程来服务大量的慢速IO链接，可是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）

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

 

纤程（Coroutine）是咱们的救星

所谓的纤程，或者协程，能够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，切换的过程当中会进入到内核态。而纤程则彻底工做在用户态。

b. 线程是否发生切换是由操做系统决定的（抢占式调度），工做线程自己没有决定权。而纤程的切换是须要工做纤程主动放弃CPU，这样调度器才能让另一个纤程继续运行。

 

不少语言已经内置了纤程，最著名的应该就是Go了，用go关键字，就能直接建立一个纤程并在其中随心所欲，其余的Scheduler会自动帮你搞定。因此Go能相对容易的写出正确的高并发程序。

惋惜的是，Java没有官方的纤程支持，好在有个叫作Quasar的库可堪一用

使用这个lib，你就能在Java程序中建立纤程了，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，咱们直接建立了一百万个纤程，若是是通常的Thread，不考虑OS可否负担得起，单单占用的内存就要1T起步。

可是这段程序实际占用的内存只在1G出头，也就是说每一个纤程的内存占用只在1K左右。

 

这是如何作到的？

Quasar在编译时会对代码进行扫描，若是方法带有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方法的先后，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做数栈），而后经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

此时控制器能够再次调度另一个纤程运行，并经过以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。

而且，这些操做是很是轻量的，因此内存消耗极小，也不会对CPU带来太多的额外开销（听说在3%-5%）